HashMap为什么是线程不安全的

HashMap线程不安全原因说明

1.并发修改导致数据不一致
2.扩容操作引发问题
3.put 操作的非原子性

1.并发修改导致数据不一致

- 在多线程环境下
    如果多个线程同时对`HashMap`进行读写操作
	  可能会导致数据不一致。
- 例
  当一个线程正在修改某个桶(bucket)中的链表结构时
    另一个线程可能正在读取或修改同一个桶的数据
	  这会导致数据混乱

2.扩容操作引发问题

- 当`HashMap`元素数量超过负载因子(load factor)
    与容量(capacity)乘积时
	 会触发扩容操作(resize)
- 扩容过程中
    需要重新计算每个键值对的哈希值
	  并将它们重新分配到新的桶中
- 如果在扩容时有其他线程同时进行插入或修改操作，可能会导致以下问题：
  -死循环(Infinite Loop):
     在JDK1.7及之前的版本中
	 `HashMap`使用单向链表存储冲突的键值对。
	  如果两个线程同时进行扩容操作，
	  可能导致链表形成环形结构
	  从而在遍历时陷入死循环。
  -数据丢失:
     由于扩容操作涉及重新分配键值对
	  如果多个线程同时操作
	   可能会导致部分数据丢失或覆盖

3.put操作非原子性

- 在`HashMap`之`put`方法中
  插入新键值对的过程是非原子性
 包括以下几个步骤：
    1.计算哈希值。
    2.确定存储位置。
    3.插入或更新键值对。
- 如果多个线程同时执行`put`操作
  可能会导致以下问题：
  -覆盖问题:一个线程插入的值可能被另一个线程覆盖。
  -丢失更新:多个线程同时更新同一个键时
      可能会丢失某些更新。

import java.util.HashMap;

public class HashMapThreadUnsafeExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                map.put(i, "Value" + i);
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                map.put(i, "Value" + i);
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("Expected size: 1000, Actual size: " + map.size());
    }
}

输出结果
- 在理想情况下
   `map`大小应该是 1000
    因为两个线程插入了相同的键值对
- 但由于线程不安全的问题
    实际输出的大小可能小于1000
	 甚至可能出现死循环

避免HashMap线程不安全的处理

为了在多线程环境下安全地使用`HashMap`
   可以考虑以下几种方式：

1.使用`ConcurrentHashMap`
- `ConcurrentHashMap`是线程安全的实现
    通过分段锁(Segment Lock)
	  或CAS操作保证多线程环境下安全性

例:

 import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

 ConcurrentHashMap<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
 
2.使用`Collections.synchronizedMap`
- `Collections.synchronizedMap` 方法
    可将普通`HashMap`包装
	  为线程安全的版本。

-例：
 import java.util.Collections;
 import java.util.HashMap;
 import java.util.Map;

 Map<Integer, String> map =
   Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
   
3.手动加锁
- 在访问`HashMap`时
   可通过显式加锁来保证线程安全。
- 例:

 HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
 synchronized (map) {
	 map.put(key, value);
 }

HashMap总结

 
`HashMap`线程不安全性
  主要在并发修改、扩容操作和非原子性操作上
 
 在多线程环境中，建议使用线程安全的替代方案
  如`ConcurrentHashMap` 或 `Collections.synchronizedMap`
   以避免潜在的并发问题