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HashMap与LinkedHashMap的并发问题

来源:爱问旅游网

一、HashMap在并发情况下可能出现的问题(JDK版本1.8):1. 数据丢失,2. size()方法不准确

分析:

HashMap的put()方法

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

    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)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 代码A
        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) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null); // 代码B
                        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) // 代码C
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

HashMap的newNode()方法

    // Create a regular (non-tree) node
    Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        return new Node<>(hash, key, value, next);
    }

    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }

        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

HashMap测试代码:

    // 测试代码
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        HashMap<Integer, Integer> linkedHashMap = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            final Integer x = i;
            new Thread() {
                public void run() {
                    linkedHashMap.put(x, x);
                }
            }.start();
            new Thread() {
                public void run() {
                    linkedHashMap.put(x, x);
                }
            }.start();
        }
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println(linkedHashMap.size()); // 1008
        System.out.println(linkedHashMap.values().size()); // 1008
        int count = 0;
        for (Integer i : linkedHashMap.values()) {
            count++;
        }
        System.out.println(count); // 995
    }

场景:

假设X线程向HashMap中put“元素1”,Y线程同时向HashMap中put“元素2”

① 

如果“元素1”和“元素2”的hash值相同key值不同tab[i]为空(即HashMap中不包含与新加入元素hash值相同的元素),

当X线程和Y同时执行“代码A”时,

最终只会有一个元素保留在HashMap中,从而导致数据丢失

此时仍然会执行“代码C”,即HashMap的size与put个数相同,size比HashMap中实际元素个数大

 

如果“元素1”和“元素2”的hash值相同key值不同tab[i]不为空(即HashMap中已经包含与新加入元素hash值相同的元素),

当X线程和Y同时执行“代码B”时,

最终只会有一个元素保留在HashMap中,从而导致数据丢失

此时仍然会执行“代码C”,即HashMap的size与put个数相同,size比HashMap中实际元素个数大

③ 

如果“元素1”和“元素2”的hash值相同key值相同tab[i]为空(即HashMap中不包含与新加入元素hash值相同的元素),

当X线程和Y同时执行“代码A”时,

后加入的元素的value会替换先加入的元素的value,这个顺序可能与用户调用put的顺序不同,即实际存入HashMap的元素与用户设想不一致,导致数据丢失

此时仍然会执行“代码C”,即HashMap的size是不正确的,size比HashMap中实际元素个数大

如果“元素1”和“元素2”的hash值相同key值不同tab[i]不为空(即HashMap中已经包含与新加入元素hash值相同的元素),

当X线程和Y同时执行“代码B”时,

后加入的元素的value会替换先加入的元素的value,这个顺序可能与用户调用put的顺序不同,即实际存入HashMap的元素与用户设想不一致,导致数据丢失

此时仍然会执行“代码C”,即HashMap的size是不正确的,size比HashMap中实际元素个数大


二、LinkedHashMap并发情况下可能出现的问题(JDK版本1.8):相同key重复

分析

1. LinkedHashMap继承自HashMap

2. LinkedHashMap没有覆写put()

3. LinkedHashMap的元素Entry<K,V> 继承自HashMap.Node<K,V>

        LinkedHashMap的元素存储方式与HashMap相同,即数组+链表的方式

        Entry中存储了before、after,将LinkedHashMap中的元素根据加入的顺序关联起来,组成“用来查询的链表”

4. LinkedHashMap包括两个成员变量head、tail,存储LinkedHashMap最先加入的元素和最后加入的元素,即“用来查询的链表”的头和尾

5. LinkedHashMap覆写了newNode()方法

        LinkedHashMap的newNode()方法做了两件事:一是创建新的元素对象,二是将新创建的节点元素加入到“用来查询的链表”的尾部

LinkedHashMap部分代码:

    Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }

    // link at the end of list
    private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
        tail = p; // 代码D
        if (last == null)
            head = p;
        else {
            p.before = last;
            last.after = p;
        }
    }

    /**
     * HashMap.Node subclass for normal LinkedHashMap entries.
     */
    static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        Entry<K,V> before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }

LinkedHashMap测试代码:

    // 测试代码
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LinkedHashMap<Integer, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            final Integer x = i;
            new Thread() {
                public void run() {
                    linkedHashMap.put(x, x);
                }
            }.start();
            new Thread() {
                public void run() {
                    linkedHashMap.put(x, x);
                }
            }.start();
        }
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println(linkedHashMap.size()); // 1048
        System.out.println(linkedHashMap.values().size()); // 1048
        int count = 0;
        for (Integer i : linkedHashMap.values()) {
            count++;
        }
        System.out.println(count); // 1048
    }

场景:

假设X线程向LinkedHashMap中put“元素1”,Y线程同时向LinkedHashMap中put“元素2”

如果“元素1”和“元素2”的hash值相同key值相同tab[i]为空(即LinkedHashMap中不包含与新加入元素hash值相同的元素),

当X线程和Y同时执行“代码A”时,都调用newNode()方法,并进入linkNodeLast()方法,

若X线程执行完“代码D”时,线程Y开始进入linkNodeLast()方法,元素2也会加入到“用来查询的链表”的尾部

最终只会有一个元素存入tab结构中,但两个元素都可以通过“用来查询的链表”遍历得到,

此并发场景下,相同key值可能重复出现在LinkedHashMap

如果“元素1”和“元素2”的hash值相同key值相同tab[i]不为空(即HashMap中已经包含与新加入元素hash值相同的元素),

当X线程和Y同时执行“代码B”时,都调用newNode()方法,并进入linkNodeLast()方法,

若X线程执行完“代码D”时,线程Y开始进入linkNodeLast()方法,元素2也会加入到“用来查询的链表”的尾部

最终只会有一个元素存入tab结构中,但两个元素都可以通过“用来查询的链表”遍历得到,

此并发场景下,相同key值可能重复出现在LinkedHashMap

 

 

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