java - computeIfAbsent 如何随机使 ConcurrentHashMap 失败？

Question

我有以下代码，它是一个玩具代码，但可以重现该问题:

import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.Collectors;

import static java.util.Arrays.stream;
import static java.util.stream.Collectors.toList;

public class TestClass3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // Setup data that we will be playing with concurrently
        List<String> keys = Arrays.asList("a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j");

        HashMap<String, List<Integer>> keyValueMap = new HashMap<>();
        for (String key : keys) {
            int[] randomInts = new Random().ints(10000, 0, 10000).toArray();
            keyValueMap.put(key, stream(randomInts).boxed().collect(toList()));
        }

        // Entering danger zone, concurrently transforming our data to another shape
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);
        Map<Integer, Set<String>> valueKeyMap = new ConcurrentHashMap<>();
        for (String key : keys) {
            es.submit(() -> {
                for (Integer value : keyValueMap.get(key)) {
                    valueKeyMap.computeIfAbsent(value, val -> new HashSet<>()).add(key);
                }
            });
        }
        // Wait for all tasks in executorservice to finish
        es.shutdown();
        es.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
        // Danger zone ends..

        // We should be in a single-thread environment now and safe
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (Integer integer : valueKeyMap.keySet()) {
            String collect = valueKeyMap
                    .get(integer)
                    .stream()
                    .sorted()  // This will blow randomly
                    .collect(Collectors.joining());
            stringBuilder.append(collect);  // just to print something..
        }
        System.out.println(stringBuilder.length());
    }
}

当我一遍又一遍地运行这段代码时，它通常会毫无异常(exception)地运行并打印一些数字..但是从时间开始(大约 10 次尝试中的 1 次)我会得到类似于以下内容的异常:

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 6
    at java.util.stream.SortedOps$SizedRefSortingSink.accept(SortedOps.java:369)
    at java.util.HashMap$KeySpliterator.forEachRemaining(HashMap.java:1556)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:482)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:472)
    at java.util.stream.ReduceOps$ReduceOp.evaluateSequential(ReduceOps.java:708)
    at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)
    at java.util.stream.ReferencePipeline.collect(ReferencePipeline.java:566)
    at biz.tugay.TestClass3.main(TestClass3.java:40)

我很确定它与

valueKeyMap.computeIfAbsent(value, val -> new HashSet<>()).add(key);

如果我按如下方式更改此部分，则永远不会出现异常:

synchronized (valueKeyMap) {
    valueKeyMap.computeIfAbsent(value, val -> new HashSet<>()).add(key);
}

我在想 computeIfAbsent还在修改 valueKeyMap即使在所有线程都完成之后。

有人可以解释为什么这段代码随机失败，原因是什么？或者是否有完全不同的原因我无法看到，我的假设是错误的 computeIfAbsent是罪魁祸首？

Answer 1

问题不在 computeIfAbsent打电话，而是在.add(key)最后:您可以让多个线程尝试将元素添加到同一个 HashSet，而没有任何东西可以确保安全的并发访问。由于 HashSet 不是线程安全的，因此无法正常工作，并且 HashSet 有时最终会处于损坏状态。稍后，当您尝试遍历 HashSet 以获取字符串时，由于这种损坏状态，它会崩溃。 (从您的异常来看，HashSet 认为其后备数组比实际长，因此它试图访问越界数组元素。)

即使在没有出现异常的运行中，您有时可能最终会“丢弃”本应添加的元素，但并发更新意味着某些更新丢失了。