ConcurrentHashMap.computeIfAbsent内赋值是否线程安全？附缓存实现分析

这是个很棒的问题！咱们先把ConcurrentHashMap.computeIfAbsent的线程安全特性说清楚，再拆解你给出的HandleCache实现。

先给核心结论：ConcurrentHashMap的computeIfAbsent方法对同一个key的lambda执行是原子性的。也就是说，当多个线程同时针对同一个key调用这个方法时，只有一个线程会执行传入的lambda初始化逻辑，其他线程会阻塞等待该逻辑执行完成，然后直接复用返回的结果。这是ConcurrentHashMap为并发场景专门设计的特性，从根源上避免了同一个key被重复初始化的线程安全问题。

咱们逐部分看这个缓存实现的线程安全情况：

• 计数器的线程安全：这里用AtomicInteger的getAndIncrement()来生成handle，这个方法是原子操作，每次调用都会返回唯一的递增整数，绝对不会出现两个线程拿到相同i值的情况。这就保证了每个新的Data实例都会被分配一个独一无二的数组索引。
• 数组赋值的安全性：因为每个线程拿到的i都是唯一的，所以不同线程写入的是数组的不同索引位置。而Java中引用类型的数组元素赋值是原子操作（JMM保证引用类型的写操作不会出现“写一半”的情况），所以array[i] = k这一步不会有数据竞争导致的不一致问题。
• computeIfAbsent的原子性兜底：对于同一个Data实例作为key，只会有一个线程进入lambda逻辑执行，这就彻底避免了同一个Data被多次添加到缓存的情况——不会出现同一个data对应多个handle的矛盾，保证了缓存的一致性。

虽然这个实现的线程安全性是可靠的，但有两个点需要留意：

1. Data类的equals/hashCode实现：ConcurrentHashMap完全依赖key的equals()和hashCode()方法来判断key是否存在。如果Data类没有正确实现这两个方法，可能会导致逻辑上相同的Data被当成不同的key，从而重复分配handle，这是正确性问题，而非线程安全问题。
2. 数组容量耗尽的限制：当counter递增到超过数组长度时，会抛出IllegalStateException，此时缓存无法再接受新的Data实例。如果你的业务场景需要缓存更多数据，可能需要考虑数组扩容或者引入缓存淘汰策略。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jörn Horstmann