集合的线程安全性、为什么HashMap,ArrayList不是线程安全的?体现在哪?

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我是靠谱客的博主勤恳水杯，最近开发中收集的这篇文章主要介绍集合的线程安全性、为什么HashMap,ArrayList不是线程安全的?体现在哪?，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

文章目录

- 一.集合的线程安全性
- 二.线程不安全集合举例分析.
- - 1.ArrayList.
  - 2.HashMap.
- 三.concurrentHashMap相对于hashMap的优化(jdk1.8)

一.集合的线程安全性

我们通常所讲的某个集合是线程安全的,指的是单个操作是线程安全的,也就是需要具体到某个变量或方法的,如果是多个连续的操作,并不能保证这些连续的操作是线程安全的.

      比如我们通常说hashTable是线程安全的.那假如现在有一个hashTable,里面有一个键值对key:test
现在有两个线程a和b均需要给这个key的值末尾添加字符a,预期的结果是这样的key:testaa
那假设这两个线程的执行顺序是这样的:
   1.线程a读出key的值:test
   2.线程b读出key的值:test
   3.线程a在末尾添加字符a,然后进行写入
   4.线程b在末尾添加字符a,然后进行写入
此时的结果是key:testa,并不是我们预期的结果,那hashtable算不算线程安全的呢?

还是算的,因为线程安全是指 变量或方法在多线程环境下能够被安全有效的访问,针对于hashTable的单个方法来说,确实是进行了正确的处理,所以是线程安全的.

二.线程不安全集合举例分析.

1.ArrayList.

比如一个 ArrayList 类，在添加一个元素的时候，它可能会有两步来完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

      在单线程运行的情况下，如果 Size = 0，添加一个元素后，此元素在位置 0，而且 Size=1；
      而如果是在多线程情况下，比如有两个线程，线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停，线程 B 得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素，因为此时 Size 仍然等于 0 （注意哦，我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦，而线程A仅仅完成了步骤1），所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行，都增加 Size 的值。
      那好，我们来看看 ArrayList 的情况，元素实际上只有一个，存放在位置 0，而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了.

2.HashMap.

以jdk1.8为例分析.
在jdk1.8中,hashMap将头插法改成了尾插法,解决了死循环的问题,但是还会有数据丢失的问题,这个场景很多博客都说的不对,这里着重说明一下.

假设有两个线程a和b,同时往hashMap中put键值对,这两个键值对的key不相等,但是hash值是一样的.

那在hashMap中,因为没有加锁,是并行执行的,所以当两个线程都同时执行到以下代码时,tab[i]最终只会指向其中一个,另一个数据会被覆盖,map中只会有一条数据,也就造成数据丢失的情况.
在这里插入图片描述

三.concurrentHashMap相对于hashMap的优化(jdk1.8)

而在concurrentHashMap中,采用了CAS+synchronized的方式(jdk1.8)去处理多线程,就是一个Node数组+链表/红黑树的结构,锁的是Node数组中的某个Node节点.
在这里插入图片描述

当某个Hash值对应Node数组中的位置为空时,采用CAS进行赋值.
在这里插入图片描述
当某个Hash值对应的数组位置不为空时,会锁住该数组中Node节点,并以该Node节点为链表的首节点,依次向后添加新节点.

所以,当出现上面那种情况时---->有两个线程a和b,同时往concurrentHashMap中put键值对,并且这两个键值对的key不相等,但是hash值是一样的.

两个线程会先同时进行CAS操作,给Node数组中对应的位置赋值,此时一定一个执行成功,往Node数组中成功添加a节点,另一个执行失败,那么执行失败的这个线程会使用synchronized锁住a节点,将这个a节点作为链表的首节点,然后在后面添加新节点,此时map中两个键值对都可以添加成功,就是线程安全的了.

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