非執行緒安全的HashMap 和 執行緒安全的ConcurrentHashMap
阿新 • • 發佈：2019-02-11
在平時開發中，我們經常採用HashMap來作為本地快取的一種實現方式，將一些如系統變數等資料量比較少的引數儲存在HashMap中，並將其作 為單例類的一個屬性。在系統執行中，使用到這些快取資料，都可以直接從該單例中獲取該屬性集合。但是，最近發現，HashMap並不是執行緒安全的，如果你 的單例類沒有做程式碼同步或物件鎖的控制，就可能出現異常。
首先看下在多執行緒的訪問下，非現場安全的HashMap的表現如何，在網上看了一些資料，自己也做了一下測試：
publicclass MainClass {2
3
publicstaticfinal HashMap<String, String4
5
publicstaticvoid main(String[] args) throws InterruptedException {6
7
//執行緒一 8 Thread t1=new Thread(){9
publicvoid run() {10
for(int i=0;i<25;i++){11
firstHashMap.put(String.valueOf(i), String.valueOf(i));
}13 }14 };15
16
//執行緒二17 Thread t2=new Thread(){18
publicvoid run() {19
for(int j=25;j<50;j++){20
firstHashMap.put(String.valueOf(j), String.valueOf(j));21
}22 }23 }; 25
t1.start();26
t2.start();27
28
//主執行緒休眠1秒鐘，以便t1和t2兩個執行緒將firstHashMap填裝完畢。29 Thread.currentThread().sleep(1000);30
31
for(int l=0;l<50;l++){32
//如果key和value不同，說明在兩個執行緒put的過程中出現異常。33if(!String.valueOf(l).equals(firstHashMap.get(String.valueOf(l)))){34
System.err.println(String.valueOf(l)+":"+firstHashMap.get(String.valueOf(l)));35
}36 }37 38
}3940
}
上面的程式碼在多次執行後，發現表現很不穩定，有時沒有異常文案打出，有時則有個異常出現：
為什麼會出現這種情況，主要看下HashMap的實現：
1
public V put(K key, V value) {2
if (key ==null)3
return putForNullKey(value);4
int hash = hash(key.hashCode());5
int i = indexFor(hash, table.length);6
for (Entry<K,V> e = table[i]; e !=null; e = e.next) {7
Object k;8
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {9
V oldValue = e.value;10
e.value = value;11
e.recordAccess(this);12
return oldValue;13
}14 }1516
modCount++;17
addEntry(hash, key, value, i);18
returnnull;19
}
我覺得問題主要出現在方法addEntry，繼續看：
1
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {2
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];3
table[bucketIndex] =new Entry<K,V>(hash, key, value, e);4
if (size++>= threshold)5
resize(2* table.length);6
}
從程式碼中，可以看到，如果發現雜湊表的大小超過閥值threshold，就會呼叫resize方法，擴大容量為原來的兩倍，而擴大容量的做法是新建一個 Entry[]：
1
void resize(int newCapacity) {2
Entry[] oldTable = table;3
int oldCapacity = oldTable.length;4
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {5
threshold = Integer.MAX_VALUE;6
return;7
} 89
Entry[] newTable =new Entry[newCapacity];10
transfer(newTable);11
table = newTable;12
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);13
}
一般我們宣告HashMap時，使用的都是預設的構造方法：HashMap<K,V>，看了程式碼你會發現，它還有其它的構造方法：HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)，其中引數initialCapacity為初始容 量，loadFactor為載入因子，而之前我們看到的threshold = (int)(capacity * loadFactor); 如果在預設情況下，一個HashMap的容量為16，載入因子為0.75，那麼閥值就是12，所以在往HashMap中put的值到達12時，它將自動擴 容兩倍，如果兩個執行緒同時遇到HashMap的大小達到12的倍數時，就很有可能會出現在將oldTable轉移到newTable的過程中遇到問題，從 而導致最終的HashMap的值儲存異常。
JDK1.0引入了第一個關聯的集合類HashTable，它是執行緒安全的。 HashTable的所有方法都是同步的。
JDK2.0引入了HashMap，它提供了一個不同步的基類和一個同步的包裝器synchronizedMap。synchronizedMap被稱為 有條件的執行緒安全類。
JDK5.0util.concurrent包中引入對Map執行緒安全的實現ConcurrentHashMap，比起synchronizedMap， 它提供了更高的靈活性。同時進行的讀和寫操作都可以併發地執行。
所以在開始的測試中，如果我們採用ConcurrentHashMap，它的表現就很穩定，所以以後如果使用Map實現本地快取，為了提高併發時的穩定 性，還是建議使用ConcurrentHashMap。
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另外，還有一個我們經常使用的ArrayList也是非執行緒安全的，網上看到的有一個解釋是這樣：
一個 ArrayList 類，在新增一個元素的時候，它可能會有兩步來完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。
在單執行緒執行的情況下，如果 Size = 0，新增一個元素後，此元素在位置 0，而且 Size=1；
而如果是在多執行緒情況下，比如有兩個執行緒，執行緒 A 先將元素存放在位置 0。但是此時 CPU 排程執行緒A暫停，執行緒 B 得到執行的機會。執行緒B也將元素放在位置0，（因為size還未增長），完了之後，兩個執行緒都是size++，結果size變成2，而只有 items[0]有元素。
util.concurrent包也提供了一個執行緒安全的ArrayList替代者CopyOnWriteArrayList。
本文轉載自：http://www.blogjava.net/lukangping/articles/331089.html