HashMap 是不是线程安全的？如果让你来实现一个线程安全的 HashMap 你要怎么设计？如果不用加锁你要怎么设计？

回答重点

HashMap 是 非线程安全 的。因为 HashMap 的内部实现并没有加锁，多个线程同时访问和修改时可能会引发数据竞争，导致数据不一致或陷入死循环等问题。

要实现一个线程安全的 HashMap，有多种设计方案，下面是几种常见的实现方法：

Java 提供了一个简单的方法，可以将非线程安全的 HashMap 包装为线程安全的版本：

Map<String, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

这种方法通过在 HashMap 的方法上加 synchronized 锁实现线程安全。不过，这种方式对整个 Map 加锁，会导致较高的锁竞争和性能开销，尤其是在高并发情况下。

使用分段锁（在 Java 8 之后更改为 CAS + 分段桶机制）来实现线程安全，同时避免了整个 Map 加锁的问题。

在 Java 7 中，ConcurrentHashMap 将 Map 划分为多个 Segment，每个 Segment 是一个小的 HashMap，只有在同一个 Segment 上有冲突时才会加锁，减少了锁的粒度。
在 Java 8 中，ConcurrentHashMap 引入了 CAS（Compare-And-Swap）操作和分段桶（Bucket）机制，大大减少了锁的使用，进一步提升了并发性能。

如果要实现一个线程安全的 HashMap 且不使用锁，可以考虑以下几种方案：

可以借鉴 ConcurrentHashMap 的思想，使用分段机制结合 CAS 操作来减少锁的需求。以下是实现思路：

分段机制：将 Map 分成多个分段（如 16 个分段），每个分段是一个小的 HashMap。通过 key 的 hash 值定位到具体的分段，这样可以减少锁的粒度。
CAS 操作：CAS 是一种无锁操作，可以避免传统锁带来的性能开销。CAS 操作检查某个变量是否等于期望值，如果是，则将其更新为新值；否则，返回失败。使用 CAS 操作可以在无锁的情况下实现线程安全的写入。
内部状态控制：对于需要扩容的操作，可以借助 CAS 和重试机制。比如扩容时，只对需要扩容的分段进行扩展，而不是整个 Map，以减少性能影响。

Copy-on-Write 是一种无锁实现的思路，适合读多写少的场景。实现思路如下：

这种方式的缺点是每次写入都需要复制整个 Map，会带来较大的内存和性能开销，所以只适合读多写少的场景。