HashMap并发问题剖析：揭示多线程数据不一致的背后真相

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2022-12-20 03:16:03

化解 HashMap 并发之惑：打造线程安全的代码

一、剖析 HashMap 并发隐患：数据不一致的元凶

在多线程编程的竞技场上，HashMap 就像一位出色的舞者，拥有高速和高效的魅力。然而，当多个线程同时踏上舞台，争相与 HashMap 共舞时，并发问题就像暗藏的陷阱，伺机而动。

为什么 HashMap 在多线程环境下会出现数据不一致的情况？让我们揭开它的秘密。

碰撞的哈希桶： HashMap 根据对象的哈希值来确定存储位置。当多个对象拥有相同的哈希值时，就会发生哈希碰撞，导致它们被分配到同一个哈希桶中。
并发写入冲突： 当多个线程同时试图向同一个哈希桶写入数据时，就会出现并发写入冲突。这可能导致数据被覆盖或丢失。

二、巧用锁机制：为 HashMap 套上安全锁

为了驯服 HashMap 的并发之兽，我们需要引入锁机制，就像给 HashMap 戴上一副安全手套，防止它在多线程的狂欢中迷失自我。

有两种常见的锁机制：

全局锁： 就像一位全能的指挥家，全局锁对整个 HashMap 进行加锁，确保只有一个线程能与它互动。虽然能保证安全，但也会限制并发性能。
分段锁： 将 HashMap 分解成多个独立的段落，每个段落都有自己的锁。这允许多个线程同时访问不同的段落，提高并发性能。

三、ConcurrentHashMap：HashMap 的并发守护神

Java 为我们提供了 ConcurrentHashMap，它是 HashMap 的升级版，专门应对并发挑战。ConcurrentHashMap 采用了分段锁机制，巧妙地平衡了线程安全和并发性能。

它的工作原理如下：

ConcurrentHashMap 将自己划分为多个段落。
当线程向 ConcurrentHashMap 写入数据时，它会根据哈希值计算出要写入的段落。
线程获取该段落的锁，写入数据，然后释放锁。

通过这种方式，多个线程可以同时访问 ConcurrentHashMap 的不同段落，提高了并发性能。

代码示例：使用 ConcurrentHashMap

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ConcurrentHashMap
        ConcurrentHashMap<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>();

        // 多个线程并发写入数据
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                map.put(i, "Thread1_" + i);
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 1000; i < 2000; i++) {
                map.put(i, "Thread2_" + i);
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 打印 ConcurrentHashMap 中的数据
        System.out.println(map);
    }
}