编程坑太多,Map 集合怎么也有这么多坑?一不小心又踩了好几个!

编程坑太多,Map 集合怎么也有这么多坑?一不小心又踩了好几个!

2020-05-22 14:5:36发布 浏览数:349
概述:编程坑太多,Map 集合怎么也有这么多坑?一不小心又踩了好几个!


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上一篇 List 踩坑文章中,我们提到几个比较容易踩坑的点。作为 List 集合好兄弟 Map,我们也是天天都在使用,一不小心也会踩坑。

今天我就来总结这些常见的坑,再捞自己一手,防止后续同学再继续踩坑。

本文设计知识点如下:


不是所有的 Map 都能包含 null

这个踩坑经历还是发生在实习的时候,那时候有这样一段业务代码,功能很简单,从 XML 中读取相关配置,存入 Map 中。

代码示例如下:


那时候正好有个小需求,需要改动一下这段业务代码。改动的过程中,突然想到 HashMap 并发过程可能导致死锁的问题。

于是改动了一下这段代码,将 HashMap 修改成了 ConcurrentHashMap

美滋滋提交了代码,然后当天上线的时候,就发现炸了。。。

应用启动过程发生 NPE 问题,导致应用启动失败。


根据异常日志,很快就定位到了问题原因。由于 XML 某一项配置问题,导致读取元素为 null,然后元素置入到 ConcurrentHashMap 中,抛出了空指针异常。

这不科学啊! 之前 HashMap 都没问题,都可以存在 null,为什么它老弟 ConcurrentHashMap 就不可以?


翻阅了一下 ConcurrentHashMap#put 方法的源码,开头就看到了对 KV 的判空校验。


看到这里,不知道你有没有疑惑,为什么 ConcurrentHashMap 与 HashMap 设计的判断逻辑不一样?

求助了下万能的 Google,找到 Doug Lea 老爷子的回答:


总结一下:

  • null 会引起歧义,如果 value 为 null,我们无法得知是值为 null,还是 key 未映射具体值?
  • Doug Lea 并不喜欢 null,认为 null 就是个隐藏的炸弹。

上面提到 Josh Bloch 正是 HashMap 作者,他与 Doug Lea 在 null 问题意见并不一致。

也许正是因为这些原因,从而导致 ConcurrentHashMap 与 HashMap 对于 null 处理并不一样。

最后贴一下常用 Map 子类集合对于 null 存储情况:


上面的实现类约束,都太不一样,有点不好记忆。其实只要我们在加入元素之前,主动去做空指针判断,不要在 Map 中存入 null,就可以从容避免上面问题。

自定义对象为 key

先来看个简单的例子,我们自定义一个 Goods 商品类,将其作为 Key 存在 Map 中。

示例代码如下:


上面代码中,第二次我们加入一个相同的商品,原本我们期望新加入的值将会替换原来旧值。但是实际上这里并没有替换成功,反而又加入一对键值。

翻看一下 HashMap#put 的源码:

以下代码基于 JDK1.7


这里首先判断 hashCode 计算产生的 hash,如果相等,再判断 equals 的结果。但是由于 Goods对象未重写的hashCode 与 equals 方法,默认情况下 hashCode 将会使用父类对象 Object 方法逻辑。

而 Object#hashCode 是一个 native 方法,默认将会为每一个对象生成不同 hashcode与内存地址有关),这就导致上面的情况。

所以如果需要使用自定义对象做为 Map 集合的 key,那么一定记得重写hashCode 与 equals 方法。

然后当你为自定义对象重写上面两个方法,接下去又可能踩坑另外一个坑。


使用 lombok 的 EqualsAndHashCode 自动重写 hashCode 与 equals 方法。

上面的代码中,当 Map 中置入自定义对象后,接着修改了商品金额。然后当我们想根据同一个对象取出 Map 中存的值时,却发现取不出来了。

上面的问题主要是因为 get 方法是根据对象 的 hashcode 计算产生的 hash 值取定位内部存储位置。


当我们修改了金额字段后,导致 Goods 对象 hashcode 产生的了变化,从而导致 get 方法无法获取到值。

通过上面两种情况,可以看到使用自定义对象作为 Map 集合 key,还是挺容易踩坑的。

所以尽量避免使用自定义对象作为 Map 集合 key,如果一定要使用,记得重写 hashCode 与 equals 方法。另外还要保证这是一个不可变对象,即对象创建之后,无法再修改里面字段值。

错用 ConcurrentHashMap 导致线程不安全

之前的文章『每天都在用 Map,这些核心技术你知道吗?』我们说过 HashMap 是一个线程不安全的容器,多线程环境为了线程安全,我们需要使用 ConcurrentHashMap代替。

但是不要认为使用了 ConcurrentHashMap 一定就能保证线程安全,在某些错误的使用场景下,依然会造成线程不安全。


上面示例代码,我们原本期望输出 1001,但是运行几次,得到结果都是小于 1001

深入分析这个问题原因,实际上是因为第一步与第二步是一个组合逻辑,不是一个原子操作。

ConcurrentHashMap 只能保证这两步单的操作是个原子操作,线程安全。但是并不能保证两个组合逻辑线程安全,很有可能 A 线程刚通过 get 方法取到值,还未来得及加 1,线程发生了切换,B 线程也进来取到同样的值。

这个问题同样也发生在其他线程安全的容器,比如 Vector等。

上面的问题解决办法也很简单,加锁就可以解决,不过这样就会使性能大打折扣,所以不太推荐。

我们可以使用 AtomicInteger 解决以上的问题。


List 集合这些坑,Map 中也有

上一篇文章中我们提过,Arrays#asList 与 List#subList 返回 List 将会与原集合互相影响,且可能并不支持 add 等方法。同样的,这些坑爹的特性在 Map 中也存在,一不小心,将会再次掉坑。


Map 接口除了支持增删改查功能以外,还有三个特有的方法,能返回所有 key,返回所有的 value,返回所有 kv 键值对。

// 返回 key 的 set 视图
Set<K> keySet();
// 返回所有 value   Collection 视图
Collection<V> values();
// 返回 key-value 的 set 视图
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

这三个方法创建返回新集合,底层其实都依赖的原有 Map 中数据,所以一旦 Map 中元素变动,就会同步影响返回的集合。

另外这三个方法返回新集合,是不支持的新增以及修改操作的,但是却支持 clear、remove 等操作。

示例代码如下:


所以如果需要对外返回 Map 这三个方法产生的集合,建议再来个套娃。

new ArrayList<>(map.values());

最后再简单提一下,使用 foreach 方式遍历新增/删除 Map 中元素,也将会和 List 集合一样,抛出 ConcurrentModificationException

总结

从上面文章可以看到不管是 List 提供的方法返回集合,还是 Map 中方法返回集合,底层实际还是使用原有集合的元素,这就导致两者将会被互相影响。所以如果需要对外返回,请使用套娃大法,这样让别人用的也安心。

第二, Map 各个实现类对于 null 的约束都不太一样,这里建议在 Map 中加入元素之前,主动进行空指针判断,提前发现问题。

第三,慎用自定义对象作为 Map 中的 key,如果需要使用,一定要重写 hashCode 与 equals 方法,并且还要保证这是个不可变对象。

第三,ConcurrentHashMap 是线程安全的容器,但是不要思维定势,不要片面认为使用 ConcurrentHashMap 就会线程安全。

最后(,点赞,转发三连)

你在使用 Map 的过程还踩过什么坑,欢迎留言讨论。

我是楼下小黑哥,我们下篇文章再见~

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