HashMap为什么线程不安全(hash碰撞与扩容导致)

一直以来都知道HashMap是线程不安全的，但是到底为什么线程不安全，在多线程操作情况下什么时候线程不安全？

让我们先来了解一下HashMap的底层存储结构，HashMap底层是一个Entry数组，一旦发生Hash冲突的的时候，HashMap采用拉链法解决碰撞冲突，Entry内部的变量：

1. final Object key;
2. Object value;
3. Entry next;
4. int hash;

通过Entry内部的next变量可以知道使用的是链表，这时候我们可以知道，如果多个线程，在某一时刻同时操作HashMap并执行put操作，而有大于两个key的hash值相同，如图中a1、a2，这个时候需要解决碰撞冲突，而解决冲突的办法上面已经说过，对于链表的结构在这里不再赘述，暂且不讨论是从链表头部插入还是从尾部初入，这个时候两个线程如果恰好都取到了对应位置的头结点e1，而最终的结果可想而知，a1、a2两个数据中势必会有一个会丢失，如图所示：

再来看下put方法

1. public Object put(Object obj, Object obj1)
2. {
3. if(table == EMPTY_TABLE)
4. inflateTable(threshold);
5. if(obj == null)
6. return putForNullKey(obj1);
7. int i = hash(obj);
8. int j = indexFor(i, table.length);
9. for(Entry entry = table[j]; entry != null; entry = entry.next)
10. {
11. Object obj2;
12. if(entry.hash == i && ((obj2 = entry.key) == obj || obj.equals(obj2)))
13. {
14. Object obj3 = entry.value;
15. entry.value = obj1;
16. entry.recordAccess(this);
17. return obj3;
18. }
19. }
20. modCount++;
21. addEntry(i, obj, obj1, j);
22. return null;
23. }

put方法不是同步的，同时调用了addEntry方法：

1. void addEntry(int i, Object obj, Object obj1, int j)
2. {
3. if(size >= threshold && null != table[j])
4. {
5. resize(2 * table.length);
6. i = null == obj ? 0 : hash(obj);
7. j = indexFor(i, table.length);
8. }
9. createEntry(i, obj, obj1, j);
10. }

addEntry方法依然不是同步的，所以导致了线程不安全出现伤处问题，其他类似操作不再说明，源码一看便知，下面主要说一下另一个非常重要的知识点，同样也是HashMap非线程安全的原因，我们知道在HashMap存在扩容的情况，对应的方法为HashMap中的resize方法：

1. void resize(int i)
2. {
3. Entry aentry[] = table;
4. int j = aentry.length;
5. if(j == 1073741824)
6. {
7. threshold = 2147483647;
8. return;
9. } else
10. {
11. Entry aentry1[] = new Entry[i];
12. transfer(aentry1, initHashSeedAsNeeded(i));
13. table = aentry1;
14. threshold = (int)Math.min((float)i * loadFactor, 1.073742E+009F);
15. return;
16. }
17. }

可以看到扩容方法也不是同步的，通过代码我们知道在扩容过程中，会新生成一个新的容量的数组，然后对原数组的所有键值对重新进行计算和写入新的数组，之后指向新生成的数组。

当多个线程同时检测到总数量超过门限值的时候就会同时调用resize操作，各自生成新的数组并rehash后赋给该map底层的数组table，结果最终只有最后一个线程生成的新数组被赋给table变量，其他线程的均会丢失。而且当某些线程已经完成赋值而其他线程刚开始的时候，就会用已经被赋值的table作为原始数组，这样也会有问题。