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HashMap在并发场景下的问题

hashmap在并发情况下的问题

  1. 扩容时,并发读数据可能读不到
  2. 并发写数据可能会丢失

本文的源码展示的是1.8.0_401版本

扩容导致并发读失败

HashMap扩容的代码如下。扩容步骤

  1. 先申请一块更大的空间
  2. table变量立刻指向这个新空间
  3. 旧空间里的数据逐个复制到新空间(数据量大的话会比较耗时)

步骤2结束到步骤3结束的这段时间,读数据可能会失败

final Node<K,V>[] resize() {
// 1 申请新空间
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        // 2 table指向新空间
        table = newTab;
        // 3 旧空间的数据复制到新空间上
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

并发写数据可能会丢失

我们看put的源码, 有两个地方,如果有多个线程同时执行,则只有一个线程的put的值得到保留。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        // 多个线程同时运行到这里的时候,只有一个线程的值保存成功
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        // 多个线程同时运行到这里的时候,只有一个线程的值保存成功
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

验证

写段程序验证我的推测,并发1000W次读写hashmap.

public class HashMapTest {

    public static volatile int missingCount = 0;

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, Integer> map      = new HashMap<>();
        int                       coreSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        ThreadPoolExecutor es = new ThreadPoolExecutor(coreSize, coreSize, 1, TimeUnit.MINUTES,
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(100),
            new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        int max            = 10000000;
        int testMissingKey = 10001;
        map.put(testMissingKey, 0);
        for (int i = 1; i < max; i++) {
            int finalI = i;
            es.submit(() -> {
                System.out.println(finalI);
                map.put(finalI, finalI);
                Integer value = map.get(testMissingKey);
                if (value == null) {
                    missingCount++;
                }
            });
        }

        try {
            es.shutdown();
            es.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println((max - map.size()) + "个数字缺失了");
        System.out.println(missingCount + "次并发读失败");
    }
}

程序输出, 只看最后一部分。1000W次读写,340次读失败。弄丢 901个值。

9999917
9999916
9999915
9999912
9999909
901个数字缺失了
340次并发读失败

因此并发场景 ,必须用ConcurrentHashMap


http://www.kler.cn/news/304319.html

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