序
最近因为项目的需求,经常会面试一些新人,也就会问他们一些基本的问题,例如,HashMap和HashTable的区别是什么,一般人想到的就是HashMap不是线程安全,这点我想几乎来面试的人都知道,但是再深入问下为什么HashMap不是线程安全的,几乎没有人答上来,当然了,我也不会因为你回答不上来就认为能力不行,只能认为是这个题目是一道附加题,大家都懂得,下面我们就简单看下为什么HashMap不是线程安全的。
正文
例如我有几个线程同时给里面放入元素,key为线程的名字,value为一个对象,也可以是一个list,暂且不管,好了,现在我们一起看源代码吧。
public V put(K key, V value) { if (table == EMPTY_TABLE) { inflateTable(threshold); } if (key == null) return putForNullKey(value); //此时的hash值是根据传入的key值进行hash得到的,尽管有些人认为线程的名字命名的好的话就不会有hash相同的情况,即使如此也是有可能的,这里我们就假如hash的结果是相同的 int hash = hash(key); int i = indexFor(hash, table.length);//此时的i也是相同的。 for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++; addEntry(hash, key, value, i);//跟进去看下 return null; }
进入addEntry方法
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) { resize(2 * table.length); hash = (null != key) ? hash(key) : 0; bucketIndex = indexFor(hash, table.length); } //假设都是第一次进入这个方法的,那么此时table数组应该是空的。 createEntry(hash, key, value, bucketIndex); }
进入createEntry方法
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //加入有很小的概率两个线程同时进入这个方法,并且此时的hash和bucketIndex是一模一样的,那么此时就会有问题了,两个线程在同时在同一个数组的位置放入Entry链表,所以就出现了线程安全的问题 Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e); size++; }
同样的,在addEntry方法中的如果判断容量超过了限制,就会扩容,此时resize也是会有问题的
void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity)); table = newTable; threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1); }
删除一个元素呢?其实在某种场景下也是会有问题的。
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { if (size == 0) { return null; } int hash = (key == null) ? 0 : hash(key); int i = indexFor(hash, table.length); //(1) Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> e = prev; while (e != null) { Entry<K,V> next = e.next; Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { modCount++; size--; //(2) if (prev == e) table[i] = next; else prev.next = next; e.recordRemoval(this); return e; } prev = e; e = next; } return e; }
在(1)处时,根据i获取了对应数组的链表的头部,然后在(2)处进行把链表的头部指定为当前头部的下一个元素,如果此时恰巧有另外一个线程在此处放入了一个元素,虽然几率不大,但是总有可能发生,因此还是线程不安全的。
再看下HashTable的源码:
public synchronized V put(K key, V value) { // Make sure the value is not null if (value == null) { throw new NullPointerException(); } // Makes sure the key is not already in the hashtable. Entry tab[] = table; int hash = hash(key); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) { V old = e.value; e.value = value; return old; } }
public synchronized V remove(Object key) { Entry tab[] = table; int hash = hash(key); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) { if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) { modCount++; if (prev != null) { prev.next = e.next; } else { tab[index] = e.next; } count--; V oldValue = e.value; e.value = null; return oldValue; } } return null; }
public synchronized V get(Object key) { Entry tab[] = table; int hash = hash(key); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) { return e.value; } } return null; }
全部都同步了,因此敢说HashTable是线程安全的。
PS: 本文是基于我们已经知道了HashMap的底层存储结构的前提来举例的,如果底层结构不了解,那么此文看起来就可能很迷糊。
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