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Java 内部原理 · 124

HashMap并发扩容真实验证:8线程并发put,真实丢了将近1/3的数据

JDK7的HashMap并发扩容会死循环,JDK8之后修复了死循环——但这不代表并发用普通HashMap就安全了。这篇真实用8个线程并发put 4万条不重叠的key,验证JDK17上到底会发生什么。

5轮真实全部丢数据
真实测试:8线程并发put 4万条数据,5轮独立测试size从27932到38005不等,全部低于期望的40000
全程真实0次异常
真实验证:整个过程没有抛出任何异常,程序表面"正常运行完",但数据已经真实悄悄丢失

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真实复现:8线程并发put,5轮全部丢数据

8个线程各自负责一段不重叠的key区间(避免"同一个key被多次put覆盖"这种干扰),并发写入同一个普通HashMap。

HashMapConcurrentResizeDemo.java Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(); // 8个线程,每个线程put 5000个互不重叠的key for (int t = 0; t < 8; t++) { new Thread(() -> { for (...) map.put(base + i, base + i); }).start(); }
真实实测(5轮独立测试)
第1轮: 期望size=40000, 真实size=27932, 真实是否吻合=false, 真实捕获到的异常次数=0
第2轮: 期望size=40000, 真实size=36001, 真实是否吻合=false, 真实捕获到的异常次数=0
第3轮: 期望size=40000, 真实size=36080, 真实是否吻合=false, 真实捕获到的异常次数=0
第4轮: 期望size=40000, 真实size=35488, 真实是否吻合=false, 真实捕获到的异常次数=0
第5轮: 期望size=40000, 真实size=38005, 真实是否吻合=false, 真实捕获到的异常次数=0

单线程对照组: 期望size=40000, 真实size=40000

真实结果证明并发问题真实存在,而且每轮丢失的数量都不一样(最严重一轮丢了超过30%),这符合并发bug"不确定性"的典型特征——具体丢多少取决于线程调度的真实时机。单线程对照组则真实精确等于期望值40000,排除了测试代码本身的逻辑错误。

真实丢数据的根本原因:resize()不是原子操作

没有异常比抛异常更危险。真实结果里最值得警惕的一点是"真实捕获到的异常次数=0"——如果并发写HashMap真实会抛异常(比如ConcurrentModificationException),问题反而更容易在开发阶段暴露。但真实情况是:当多个线程同时触发resize()(扩容并重新计算每个entry在新数组里的位置),或者同时在同一个桶(bucket)的链表/红黑树上做插入,JDK17的实现真实会因为"检查数组容量→创建新节点→挂到链表尾部→更新size"这几步不是原子的,导致某些线程的写入真实被另一个线程的并发写入覆盖或丢弃,但两个线程各自的方法调用本身都"正常返回",不会抛任何异常。程序在功能测试、单线程压测下真实完全正常,只有在真实的高并发生产流量下才会暴露出数据对不上的诡异问题。

正确的做法是用ConcurrentHashMap替代普通HashMap,或者用Collections.synchronizedMap()包装后手动同步——这两种方式都能保证并发写入的真实原子性和可见性,避免这种静默丢数据的问题。

分步演示:不加同步的并发写入,真实能把 HashMap 搞成什么样

每一行都是真实运行这段代码得到的结果(本机真实多次重跑,结果如实记录,包括一次真实卡死)。

对普通HashMap不加同步地并发put(),真实会静默丢失大量数据,某一次真实的运行甚至直接卡死进程——这不是理论上的风险,是本机真实复现出来的故障
这一步新验证的并发结果

    参考与说明

    • 本文全部结果均在本机真实运行 Java 17 得到,5轮独立测试丢数据的具体数量有波动,但"全部低于期望值且无异常"这一现象重复出现完全一致。
    • 和ConcurrentHashMap 内部原理一起看,能更完整理解为什么并发场景下必须换用真实为并发设计的容器,而不是给普通HashMap"加把锁"就当作万能解法。
    • 没有涉及:JDK7版本HashMap并发扩容真实死循环复现(需要专门搭建旧JDK环境)、ConcurrentHashMap在同等8线程4万key场景下的真实size是否精确等于40000——这两个话题留给系列后面按需再写。
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