java - 如何证明java中的HashMap不是线程安全的

Question

我正在开发一个应用程序，它使用 HashMap 来共享状态。我需要通过单元测试来证明它在多线程环境下会有问题。

我尝试通过检查两者中 HashMap 的大小和元素来检查单线程环境和多线程环境中应用程序的状态。但这似乎无济于事，状态始终相同。

是否有任何其他方法可以证明或证明对 map 执行操作的应用程序可以很好地处理并发请求？

Answer 1

这很容易证明。

不久

HashMap 基于数组，其中每个项目代表一个桶。随着更多键的添加，桶会增长，并且在某个阈值时，数组会被重新创建，并具有更大的大小，以便其桶分布得更均匀(性能考虑)。在数组重新创建期间，数组变为空，这会导致调用方的结果为空，直到重新创建完成。

细节与证明

这意味着有时 HashMap#put() 会在内部调用 HashMap#resize() 以使底层数组变大。

HashMap#resize() 为 table 字段分配一个容量更大的新空数组，并用旧项目填充它。虽然发生了这种填充，但底层数组不包含所有旧项目并且使用现有键调用 HashMap#get() 可能会返回 null.

下面的代码演示了这一点。您很可能会遇到异常，这意味着 HashMap 不是线程安全的。我将目标键选择为 65 535 - 这样它将成为数组中的最后一个元素，因此成为重新填充期间的最后一个元素，这增加了获得 null 的可能性> 关于 HashMap#get()(要了解原因，请参阅 HashMap#put() 实现)。

final Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

final Integer targetKey = 0b1111_1111_1111_1111; // 65 535
final String targetValue = "v";
map.put(targetKey, targetValue);

new Thread(() -> {
    IntStream.range(0, targetKey).forEach(key -> map.put(key, "someValue"));
}).start();


while (true) {
    if (!targetValue.equals(map.get(targetKey))) {
        throw new RuntimeException("HashMap is not thread safe.");
    }
}

一个线程向 map 添加新键。另一个线程不断检查 targetKey 是否存在。

如果算上这些异常，我得到大约 200 000。