Java 17多线程环境下HashSet存两不等元素却仅留一个？原因剖析

这种情况确实可能发生，因为HashSet本身是非线程安全的，底层依赖HashMap实现，多线程并发操作会破坏其内部数据结构的一致性，最终出现你描述的现象。

结合Java 17中HashMap的实现（数组+链表/红黑树结构），以下是两种典型的事件序列：

场景一：数组节点覆盖 #

假设线程A添加值a，线程B添加值b，a.equals(b)返回false，但二者的hash值计算后对应数组的同一索引i：

• 初始状态：HashMap的底层数组table中索引i的位置为空。
• 线程A执行add(a)：完成hash值计算和索引定位，确认table[i]为空，准备创建Node(a, PRESENT)节点并赋值给table[i]，但在赋值前被挂起。
• 线程B执行add(b)：计算出相同的索引i，此时table[i]仍为空（A未完成赋值），于是创建Node(b, PRESENT)节点并成功赋值给table[i]，put方法返回null，因此线程B的add调用返回true。
• 线程A恢复执行：直接将自己创建的Node(a, PRESENT)赋值给table[i]，覆盖了线程B刚写入的节点。此时A的put方法返回null，所以add调用也返回true。
• 最终结果：table[i]仅保留Node(a)，值b被覆盖丢失，集合中只有a。

场景二：链表节点覆盖 #

假设数组索引i位置已有一个节点，线程A和线程B同时往该链表尾部插入新节点：

• 线程A执行add(a)：遍历到链表尾部，准备将尾部节点的next指针指向新创建的Node(a)，但在修改指针前被挂起。
• 线程B执行add(b)：同样遍历到链表的原尾部节点（A未修改指针），成功将尾部节点的next指针指向Node(b)，完成插入，add调用返回true。
• 线程A恢复执行：直接将原尾部节点的next指针指向Node(a)，覆盖了线程B设置的指针，导致Node(b)脱离链表，无法被HashMap的遍历逻辑访问到。
• 最终结果：集合中仅能找到a，b丢失。

上述场景的核心原因是：HashMap的put操作并非原子操作，从计算索引、检查节点到修改数据结构的多个步骤，都没有同步保护，多线程并发时会出现竞态条件，导致一个线程的操作覆盖另一个线程的结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sergey Zolotarev