Java Hashmap - 多线程放置

Question

我们最近在我的工作中讨论了在我们的多线程环境中是否需要使用 ConcurrentHashMap 或者我们是否可以简单地使用常规 HashMap。 HashMap 的论点有两个:它比 ConcurrentHashMap 更快，所以我们应该尽可能使用它。并且 ConcurrentModificationException 显然只在您迭代 Map 时出现，因为它被修改了，所以“如果我们只从 map 中 PUT 和 GET，那么常规 HashMap 有什么问题？”是论点。

我认为并发的 PUT 操作或并发的 PUT 和 READ 可能会导致异常，所以我整理了一个测试来证明这一点。测试很简单；创建 10 个线程，每个线程一次又一次地将相同的 1000 个键值对写入 map ，持续 5 秒，然后打印生成的 map 。

结果其实很困惑:

Length:1299
Errors recorded: 0

我以为每个键值对在 HashMap 中都是唯一的，但通过映射，我可以找到多个相同的键值对。 我预计会出现某种异常或损坏的键或值，但我没想到会这样。这是怎么发生的？

这是我使用的代码，供引用:

public class ConcurrentErrorTest
{
    static final long runtime = 5000;
    static final AtomicInteger errCount = new AtomicInteger();
    static final int count = 10;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        List<Thread> threads = new LinkedList<>();
        final Map<String, Integer> map = getMap();

        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            Thread t = getThread(map);
            threads.add(t);
            t.start();
        }

        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            threads.get(i).join(runtime + 1000);
        }

        for (String s : map.keySet())
        {
            System.out.println(s + " " + map.get(s));
        }
        System.out.println("Length:" + map.size());
        System.out.println("Errors recorded: " + errCount.get());
    }

    private static Map<String, Integer> getMap()
    {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        return map;
    }

    private static Map<String, Integer> getConcMap()
    {
        Map<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
        return map;
    }

    private static Thread getThread(final Map<String, Integer> map)
    {
        return new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run()
            {
                long start = System.currentTimeMillis();
                long now = start;
                while (now - start < runtime)
                {
                    try
                    {
                        for (int i = 0; i < 1000; i++)
                            map.put("i=" + i, i);
                        now = System.currentTimeMillis();
                    }
                    catch (Exception e)
                    {
                        System.out.println("P - Error occured: " + e.toString());
                        errCount.incrementAndGet();
                    }
                }
            }
        });
    }
}

Answer 1

您所面对的似乎是一个 TOCTTOU类(Class)问题。 (是的，这种错误经常发生，它有自己的名字。:))

当您向 map 中插入条目时，至少需要发生以下两件事:

1. 检查 key 是否已经存在。
2. 如果检查返回真，则更新现有条目，如果不是，则添加新条目。

如果这两个不是原子发生的(就像它们在正确同步的映射实现中那样)，那么几个线程可以得出结论，即 key 在步骤 1 中尚不存在，但是当它们到达步骤时2，那不再是真的了。因此多个线程会愉快地插入一个具有相同键的条目。

请注意，这不是唯一可能发生的问题，根据实现情况和您的可见性运气，您可能会遇到各种不同的意外故障。