如何保证 HashMap 线程安全
如何保证 线程安全
我们知道 是线程不安全的，我们一般使用这三种方式来代替原生的线程不安全的 ：
1）使用 java.util. 类的 方法包装一下 ，得到线程安全的 ，其原理就是对所有的修改操作都加上 。方法如下：
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)
2）使用线程安全的 类代替，该类在对数据操作的时候都会上锁，也就是加上 。
3）使用线程安全的 类代替，该类在 JDK 1.7 和 JDK 1.8 的底层原理有所不同，JDK 1.7 采用数组 + 链表存储数据，使用分段锁 保证线程安全；JDK 1.8 采用数组 + 链表/红黑树存储数据，使用 CAS + 保证线程安全。
具体是怎么实现线程安全的？
一般我们会这样使用 方法来创建一个线程安全的 Map：
Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));
中的这个静态方法 其实是创建了一个内部类的对象，这个内部类就是 。在其内部维护了一个普通的 Map 对象以及互斥锁 mutex，如下图所示：
可以看到 有两个构造函数，如果你传入了互斥锁 mutex 参数，就使用我们自己传入的互斥锁。如果没有传入，则将互斥锁赋值为 this，也就是将调用了该构造函数的对象作为互斥锁，即我们上面所说的 Map。
创建出 对象之后，通过源码可以看到对于这个对象的所有操作全部都是上了悲观锁 的：
由于多个线程都共享同一把互斥锁，导致同一时刻只能有一个线程进行读写操作，而其他线程只能等待，所以虽然它支持高并发，但是并发度太低，多线程情况下性能比较低下。而且，大多数情况下，业务场景都是读多写少，多个线程之间的读操作本身其实并不冲突，所以 极大的限制了读的性能。
所以多线程并发场景我们很少使用 。
具体是怎么实现线程安全的？
和 一样， 也是非常粗暴的给每个方法都加上了悲观锁 ，我们随便找几个方法看看：
与 的不同之处
是不允许 key 或 value 为 null 的， 的 key 和 value 都可以为 null 。
先解释一下 不支持 null key 和 null value 的原理：
1）我们 put 了一个 value 为 null 进入 Map， 会直接抛空指针异常：
2）如果我们 put 了一个 key 为 null 进入 Map，当程序执行到下图框出来的那行代码时就会抛出空指针异常，因为 key 为 null，我们拿了一个 null 值去调用方法：
说一下 支持 null key 和 null value 的原理：
1） 相比 做了一个特殊的处理，如果我们 put 进来的 key 是 null， 在计算这个 key 的 hash 值时，会直接返回 0：
也就是说 中 key为 null 的键值对的 hash 为 0。因此一个 对象中只会存储一个 key 为 null 的键值对，因为它们的 hash 值都相同。
2）如果我们 put 进来的 value 是 null，由于 的 put 方法不会对 value 是否为 null 进行校验，因此一个 对象可以存储多个 value 为 null 的键值对。不过，这里有个小坑需要注意，我们来看看 的 get 方法：
如果 Map 中没有查询到这个 key 的键值对，那么 get 方法就会返回 null 对象。但是我们上面刚刚说了， 里面可以存在多个 value 为 null 的键值对，也就是说，通过 get(key) 方法返回的结果为 null 有两种可能：
因此，一般来说我们不能使用 get 方法来判断 中是否存在某个 key，而应该使用 方法。
除了 不允许 null key 和 null value 而 允许以外，它俩还有以下几点不同：
1）初始化容量不同： 的初始容量为 16， 初始容量为 11。两者的负载因子默认都是 0.75；
2）扩容机制不同：当现有容量大于总容量 * 负载因子时， 扩容规则为当前容量翻倍， 扩容规则为当前容量翻倍 + 1；
3）迭代器不同：首先， 和 有一个相同的迭代器 ，用法：
Iterator iterator = map.keySet().iterator();
的 是 快速失败 fail-fast 的，那自然 的 也是 fail-fast 的。但 还有另外一个迭代器 ，这个迭代器是 失败安全 fail-safe 的。
1）快速失败 fail-fast：一种快速发现系统故障的机制。一旦发生异常，立即停止当前的操作，并上报给上层的系统来处理这些故障。
2）失败安全 fail-safe：在故障发生之后会维持系统继续运行。顾名思义，和 fail-fast 恰恰相反，当我们对集合的结构做出改变的时候，fail-safe 机制不会抛出异常。
引用：
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