在Java开发中经常会使用到hashmap，对于hashmap又了解多少，经常听到的一句话是hashmap是线程不安全的，那为什么是线程不安全的，如何才能保证线程安全，JDK又给我们提供了那些线程安全的类，这些问题是...
在Java开发中经常会使用到hashmap，对于hashmap又了解多少，经常听到的一句话是hashmap是线程不安全的，那为什么是线程不安全的，如何才能保证线程安全，JDK又给我们提供了那些线程安全的类，这些问题是今天讨论的问题，
一、hashmap为什么线程不安全
说到hashmap为什么线程不安全，首先要理解线程安全的定义。简单来讲，指的就是两个以上的线程操作同一个hashmap对象，不会发生资源争抢，hashmap中的数据不会错乱。根据以上的说法，我们大体上看下hashmap的源码，分析下其常用方法put、get的源码。
1、hashmap定义（基于JDK1.8）
经常使用hashmap的方式如下，
HashMap map1=new HashMap();
使用最简单粗暴的方式创建一个HashMap的对象，那么在底层是如何创建的，查看源码如下，
/**
* 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
根据上面的提示，可以直到使用这个构造方法创建的对象，其默认初始容量为16，默认的加载因子为0.75。此构造方法就是给loadFactor赋值，赋的为DEFAULT_LOAD_FACTOR其值为0.75，下面看下其一些属性
/**
* 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;
可以看到默认初始容量为（DEFAULT_INITIAL_CAPACITY）1<<4，即1向左移4为，得出为1*2的4次方，为16。下面看还有最大容量（MAXIMUM_CAPACITY）为1<<30，即1向左移30位，得出为1*2的30次方。下面是默认的负载因子。从上面可以得出HashMap是又最大容量限制的，只不过平时使用的时候很少突破其最大容量（突破了就内存溢出了）。其他的构造函数暂时不看，看其put方法，
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
调用了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，代码逻辑暂不分析，从 代码中看不到任何有关并发方面的限制，比如使用synchronized关键字、使用锁、CAS等，那么在多个线程同时操作HashMap对象的时候势必会引起线程安全的问题。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;
}
调用了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;
}
从上面的代码也未看到有关线程并发安全方面的处理。其他方法不一一列举，我们知道HashMap是线程不安全的。
二、如何保证HashMap的线程安全
从上面的分析，我们知道在对HashMap进行添加/取出操作时未进行线程安全的控制，为了使HashMap是线程安全的，我们可以在对HashMap进行操作时枷锁，使用synchronized关键字或者可重入锁，
1、synchronized关键字
为HashMap的操作加synchronized关键字以保证其线程安全，由于synchronized有两种用法，即可以使用代码块及作用于方法上，这里演示作用于方法上，
HashMap map1=new HashMap();
public synchronized void putMap() {
map1.put("test", "test");
}
synchronized关键字的用法可以再复习下哦。
2、可重入锁
使用ReentrantLock可重入锁控制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();
}
}
以上时两种解决HashMap线程不安全的解决思路，那么JDK是否提供了类似的解决方案那。
三、JDK提供的线程安全的HashMap
由于HashMap使用的范围很广，所以JDK提供了线程安全的HashMap，说两个常用的ConcurrentHashMap和synchronizedMap，这两个都是线程安全的，但其实现原理不尽相同。
1、synchronizedMap
synchronizedMap是Collections类的静态内部类，使用方法如下，
HashMap map1=new HashMap();
Map map=Collections.synchronizedMap(map1);
使用其静态方法synchronizedMap，传入一个Map对象
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
return new SynchronizedMap<>(m);
}
返回的synchronizedMap对象，其构造方法如下，
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;
}
第一步判断参数m是否为null，第二步把this赋值给mutex，那么mutex代表什么意思。下面看其一个put操作，
public V put(K key, V value) {
synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
}
看到上面的方法，想必都很惊讶，使用了synchronized代码块，而mutex相当于共享的对象，调用的还是参数m的put方法，所以这里如果m的指向为不安全的HashMap，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);}
}
总结下来，SynchronizedMap是使用Synchronized关键字实现的。
2、ConcurrentHashMap
通过这个类的名字，可以看出其在java.util.concurrent包下，且是为HashMap提供并发操作的类。其使用方式如下，
ConcurrentHashMap map2=new ConcurrentHashMap();
下面看其构造方法，
/**
* Creates a new, empty map with the default initial table size (16).
*/
public ConcurrentHashMap() {
}
很简洁，通过注释可得知构造一个空的Map，其容量为16，和HashMap是一样的，但是这里没有负载因子。再看其他的构造方法
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;
}
方法名称和HashMap是一样的，从putVal方法中看到了synchronized关键字，即也是使用synchronized关键字实现，但是肯定比synchronizedMap要高效，具体实现逻辑，暂时不分析。
综述，分析了Java中使用广泛的HashMap的常用用法及线程安全。下一篇重点分析下hashmap的源码，感兴趣的朋友可以关注一下下方公众号，更多干货好文等你来撩！
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