在Java里为什么HashMap不是线程安全的_Java集合并发问题说明

JDK 7 HashMap 多线程扩容时因头插法易形成环形链表导致死循环；JDK 8 改用尾插法消除该问题，但仍未解决覆盖、size失真、可见性等线程安全问题；ConcurrentHashMap 通过分段锁（JDK 7）或CAS+桶级锁（JDK 8+）及volatile保证安全，适用于高并发读写；而需强一致性操作（如复合判断+插入、遍历中修改）时应选Collections.synchronizedMap。

HashMap在多线程下会触发resize导致死循环（JDK 7）

JDK 7 中 HashMap 的 resize() 操作使用头插法迁移链表节点，多线程同时扩容时可能形成环形链表。一旦后续调用 get() 或 put() 触发遍历，就会陷入无限循环，CPU 占用飙到 100%。

这不是偶发 bug，而是确定性并发缺陷。只要两个线程几乎同时触发扩容，且操作的是同一个桶（bucket），就大概率复现。

• 仅存在于 JDK 7 及更早版本；JDK 8 改为尾插法，消除了环形链表，但仍有其他线程安全问题
• 不需要高并发压测，简单写个双线程反复 put() 就能复现
• 现象是程序卡死、无异常、无日志，排查难度大

Map map = new HashMap<>();
// 线程1 和 线程2 同时执行以下逻辑
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    map.put("key" + i, "value");
}

即使JDK 8也存在put覆盖、size失真、数据丢失等问题

JDK 8 虽修复了死循环，但 HashMap 本身仍没有任何同步机制。put()、get()、size() 等方法都非原子操作，多线程下行为不可预测。

• put() 可能覆盖：线程A读取旧值→线程B写入新值→线程A基于旧值计算后写入，覆盖B的结果
• size() 返回值不准确：它只是返回内部 modCount 和元素计数的快照，不是实时统计
• 迭代器抛 ConcurrentModificationException：不是因为“安全”，而是检测到结构被修改后的快速失败机制
• 没有内存可见性保证：一个线程写入的 key-value，另一个线程可能永远看不到（缺少 volatile 或锁）

ConcurrentHashMap为什么能解决这些问题

ConcurrentHashMap 不是简单加 synchronized，而是通过分段锁（JDK 7）或 CAS + synchronized 锁单个桶（JDK 8+）实现更高并发度。

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• JDK 8 中，put() 先尝试无锁 CAS 插入；失败再对对应桶（table[i]）加 synchronized 锁，不影响其他桶操作
• size() 通过 baseCount + 多个 CounterCell 分散更新，避免竞争，再聚合计算
• 所有读操作（get()）完全无锁，依赖 volatile 语义和数组引用的不可变性保证可见性
• 迭代过程允许弱一致性：不抛 CME，可容忍部分更新未被看到，但不会崩溃或死锁

Map map = new ConcurrentHashMap<>(); // 安全
map.put("a", "1"); // 并发调用没问题
String v = map.get("a"); // 不加锁也能安全读

什么时候不该用ConcurrentHashMap而该用Collections.synchronizedMap

不是所有场景都适合 ConcurrentHashMap。它牺牲了强一致性来换取性能，如果业务需要「一次操作覆盖多个键」或「遍历时必须看到全部当前状态」，反而要用 Collections.synchronizedMap()。

• 需要原子性复合操作：比如“检查 key 是否存在，不存在才 put”，ConcurrentHashMap 的 computeIfAbsent() 可以替代，但写法要改；若用 if (!map.containsKey(k)) map.put(k, v)，无论哪种 map 都不安全
• 遍历 + 修改需强一致：例如边遍历边删除满足条件的 entry，ConcurrentHashMap 的迭代器不支持 remove()，且遍历结果可能不含最新插入项
• 吞吐量不高但要求逻辑简单：synchronizedMap 更易理解，锁粒度粗但够用，且支持 Map 接口全部默认方法

真正容易被忽略的点是：线程安全 ≠ 所有操作组合都安全。哪怕用了 ConcurrentHashMap，没用对它的原子方法（如 putIfAbsent、compute），照样出错。