在Java開發(fā)中經(jīng)常會(huì)使用到hashmap，對(duì)于hashmap又了解多少，經(jīng)常聽到的一句話是hashmap是線程不安全的，那為什么是線程不安全的，如何才能保證線程安全，JDK又給我們提供了那些線程安全的類，這些問題是今天討論的問題，

一、hashmap為什么線程不安全

說到hashmap為什么線程不安全，首先要理解線程安全的定義。簡單來講，指的就是兩個(gè)以上的線程操作同一個(gè)hashmap對(duì)象，不會(huì)發(fā)生資源爭(zhēng)搶，hashmap中的數(shù)據(jù)不會(huì)錯(cuò)亂。根據(jù)以上的說法，我們大體上看下hashmap的源碼，分析下其常用方法put、get的源碼。

1、hashmap定義（基于JDK1.8）

經(jīng)常使用hashmap的方式如下，

HashMap map1=new HashMap();

使用最簡單粗暴的方式創(chuàng)建一個(gè)HashMap的對(duì)象，那么在底層是如何創(chuàng)建的，查看源碼如下，

/**

* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity

* (16) and the default load factor (0.75).

*/

public HashMap() {

this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted

根據(jù)上面的提示，可以直到使用這個(gè)構(gòu)造方法創(chuàng)建的對(duì)象，其默認(rèn)初始容量為16，默認(rèn)的加載因子為0.75。此構(gòu)造方法就是給loadFactor賦值，賦的為DEFAULT_LOAD_FACTOR其值為0.75，下面看下其一些屬性

/**

* The default initial capacity - MUST be a power of two.

*/

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

/**

* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified

* by either of the constructors with arguments.

* MUST be a power of two <= 1<<30.

*/

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

/**

* The load factor used when none specified in constructor.

*/

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

可以看到默認(rèn)初始容量為（DEFAULT_INITIAL_CAPACITY）1<<4，即1向左移4為，得出為1*2的4次方，為16。下面看還有最大容量（MAXIMUM_CAPACITY）為1<<30，即1向左移30位，得出為1*2的30次方。下面是默認(rèn)的負(fù)載因子。從上面可以得出HashMap是又最大容量限制的，只不過平時(shí)使用的時(shí)候很少突破其最大容量（突破了就內(nèi)存溢出了）。其他的構(gòu)造函數(shù)暫時(shí)不看，看其put方法，

public V put(K key, V value) {

return putVal(hash(key), key, value, false, true);

}

調(diào)用了putVal方法，

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);

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);

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;

}

以上便是put方法的全部，代碼邏輯暫不分析，從 代碼中看不到任何有關(guān)并發(fā)方面的限制，比如使用synchronized關(guān)鍵字、使用鎖、CAS等，那么在多個(gè)線程同時(shí)操作HashMap對(duì)象的時(shí)候勢(shì)必會(huì)引起線程安全的問題。下面是其get方法

public V get(Object key) {

Node<K,V> e;

return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;

}

調(diào)用了getNode方法，

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {

Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;

if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&

(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {

if (first.hash == hash && // always check first node

((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

return first;

if ((e = first.next) != null) {

if (first instanceof TreeNode)

return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);

do {

if (e.hash == hash &&

((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

return e;

} while ((e = e.next) != null);

}

}

return null;

}

從上面的代碼也未看到有關(guān)線程并發(fā)安全方面的處理。其他方法不一一列舉，我們知道HashMap是線程不安全的。

二、如何保證HashMap的線程安全

從上面的分析，我們知道在對(duì)HashMap進(jìn)行添加/取出操作時(shí)未進(jìn)行線程安全的控制，為了使HashMap是線程安全的，我們可以在對(duì)HashMap進(jìn)行操作時(shí)枷鎖，使用synchronized關(guān)鍵字或者可重入鎖，

1、synchronized關(guān)鍵字

為HashMap的操作加synchronized關(guān)鍵字以保證其線程安全，由于synchronized有兩種用法，即可以使用代碼塊及作用于方法上，這里演示作用于方法上，

HashMap map1=new HashMap();

public  synchronized void putMap() {

map1.put("test", "test");

}

synchronized關(guān)鍵字的用法可以再復(fù)習(xí)下哦。

2、可重入鎖

使用ReentrantLock可重入鎖控制hashMap的插入。

HashMap map1=new HashMap();

public void putMapUseLock() {

ReentrantLock rl=new ReentrantLock();

try{

rl.lock();

map1.put("test", "test");

}finally {

rl.unlock();

}

}

以上時(shí)兩種解決HashMap線程不安全的解決思路，那么JDK是否提供了類似的解決方案那。

三、JDK提供的線程安全的HashMap

由于HashMap使用的范圍很廣，所以JDK提供了線程安全的HashMap，說兩個(gè)常用的ConcurrentHashMap和synchronizedMap，這兩個(gè)都是線程安全的，但其實(shí)現(xiàn)原理不盡相同。

1、synchronizedMap

synchronizedMap是Collections類的靜態(tài)內(nèi)部類，使用方法如下，

HashMap map1=new HashMap();

Map map=Collections.synchronizedMap(map1);

使用其靜態(tài)方法synchronizedMap，傳入一個(gè)Map對(duì)象

public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {

return new SynchronizedMap<>(m);

}

返回的synchronizedMap對(duì)象，其構(gòu)造方法如下，

private final Map<K,V> m;     // Backing Map

final Object      mutex;        // Object on which to synchronize

SynchronizedMap(Map<K,V> m) {

this.m = Objects.requireNonNull(m);

mutex = this;

}

第一步判斷參數(shù)m是否為null，第二步把this賦值給mutex，那么mutex代表什么意思。下面看其一個(gè)put操作，

public V put(K key, V value) {

synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}

}

看到上面的方法，想必都很驚訝，使用了synchronized代碼塊，而mutex相當(dāng)于共享的對(duì)象，調(diào)用的還是參數(shù)m的put方法，所以這里如果m的指向?yàn)椴话踩腍ashMap，那么加上synchronized之后便是安全的。

get方法如下，

public V get(Object key) {

synchronized (mutex) {return m.get(key);}

}

總結(jié)下來，SynchronizedMap是使用Synchronized關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)的。

2、ConcurrentHashMap

通過這個(gè)類的名字，可以看出其在java.util.concurrent包下，且是為HashMap提供并發(fā)操作的類。其使用方式如下，

ConcurrentHashMap map2=new ConcurrentHashMap();

下面看其構(gòu)造方法，

/**

* Creates a new, empty map with the default initial table size (16).

*/

public ConcurrentHashMap() {

}

很簡潔，通過注釋可得知構(gòu)造一個(gè)空的Map，其容量為16，和HashMap是一樣的，但是這里沒有負(fù)載因子。再看其他的構(gòu)造方法

看下其put/get方法

public V put(K key, V value) {

return putVal(key, value, false);

}

/** Implementation for put and putIfAbsent */

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {

if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

int hash = spread(key.hashCode());

int binCount = 0;

for (Node<K,V>[] tab = table;;) {

Node<K,V> f; int n, i, fh;

if (tab == null || (n = tab.length) == 0)

tab = initTable();

else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {

if (casTabAt(tab, i, null,

new Node<K,V>(hash, key, value, null)))

break;                   // no lock when adding to empty bin

}

else if ((fh = f.hash) == MOVED)

tab = helpTransfer(tab, f);

else {

V oldVal = null;

synchronized (f) {

if (tabAt(tab, i) == f) {

if (fh >= 0) {

binCount = 1;

for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {

K ek;

if (e.hash == hash &&

((ek = e.key) == key ||

(ek != null && key.equals(ek)))) {

oldVal = e.val;

if (!onlyIfAbsent)

e.val = value;

break;

}

Node<K,V> pred = e;

if ((e = e.next) == null) {

pred.next = new Node<K,V>(hash, key,

value, null);

break;

}

}

}

else if (f instanceof TreeBin) {

Node<K,V> p;

binCount = 2;

if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,

value)) != null) {

oldVal = p.val;

if (!onlyIfAbsent)

p.val = value;

}

}

}

}

if (binCount != 0) {

if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)

treeifyBin(tab, i);

if (oldVal != null)

return oldVal;

break;

}

}

}

addCount(1L, binCount);

return null;

}

方法名稱和HashMap是一樣的，從putVal方法中看到了synchronized關(guān)鍵字，即也是使用synchronized關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)，但是肯定比synchronizedMap要高效，具體實(shí)現(xiàn)邏輯，暫時(shí)不分析。

綜述，分析了Java中使用廣泛的HashMap的常用用法及線程安全。下一篇重點(diǎn)分析下hashmap的源碼，感興趣的朋友可以關(guān)注一下下方公眾號(hào)，更多干貨好文等你來撩！