多線程下為什么HashMap會(huì)出現(xiàn)死循環(huán)

Java的HashMap是非線程安全的。多線程下應(yīng)該用ConcurrentHashMap。

多線程下[HashMap]的問(wèn)題（這里主要說(shuō)死循環(huán)問(wèn)題）：

多線程put操作后，get操作導(dǎo)致死循環(huán)。

多線程put非NULL元素后，get操作得到NULL值。

多線程put操作，導(dǎo)致元素丟失。

1、為何出現(xiàn)死循環(huán)？（在多線程下使用非線程安全的HashMap，單線程根本不會(huì)出現(xiàn)）

HashMap是采用鏈表解決Hash沖突，因?yàn)槭擎湵斫Y(jié)構(gòu)，那么就很容易形成閉合的鏈路，這樣在循環(huán)的時(shí)候只要有線程對(duì)這個(gè)HashMap進(jìn)行g(shù)et操作就會(huì)產(chǎn)生死循環(huán)。

在單線程情況下，只有一個(gè)線程對(duì)HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作，是不可能產(chǎn)生閉合的回路的。

那就只有在多線程并發(fā)的情況下才會(huì)出現(xiàn)這種情況，那就是在put操作的時(shí)候，如果size>initialCapacity*loadFactor，那么這時(shí)候HashMap就會(huì)進(jìn)行rehash操作，隨之HashMap的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化。很有可能就是在兩個(gè)線程在這個(gè)時(shí)候同時(shí)觸發(fā)了rehash操作，產(chǎn)生了閉合的回路。

2、如何產(chǎn)生的：

存儲(chǔ)數(shù)據(jù)put()：

?public?V?put(K?key,?V?value)
?{
??......
??//算Hash值
??int?hash?=?hash(key.hashCode());
??int?i?=?indexFor(hash,?table.length);
??//如果該key已被插入，則替換掉舊的value?（鏈接操作）
??for?(Entry?e?=?table[i];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{
???Object?k;
???if?(e.hash?==?hash?&&?((k?=?e.key)?==?key?||?key.equals(k)))?{
????V?oldValue?=?e.value;
????e.value?=?value;
????e.recordAccess(this);
????return?oldValue;
???}
??}
??modCount++;
??//該key不存在，需要增加一個(gè)結(jié)點(diǎn)
??addEntry(hash,?key,?value,?i);
??return?null;
?}

當(dāng)我們往HashMap中put元素的時(shí)候，先根據(jù)key的hash值得到這個(gè)元素在數(shù)組中的位置（即下標(biāo)），然后就可以把這個(gè)元素放到對(duì)應(yīng)的位置中了。

如果這個(gè)元素所在的位置上已經(jīng)存放有其他元素了，那么在同一個(gè)位子上的元素將以鏈表的形式存放，新加入的元素放在鏈頭，而先前加入的放在鏈尾。

檢查容量是否超標(biāo)addEntry：

?void?addEntry(int?hash,?K?key,?V?value,?int?bucketIndex)
?{
??Entry?e?=?table[bucketIndex];
??table[bucketIndex]?=?new?Entry(hash,?key,?value,?e);
??//查看當(dāng)前的size是否超過(guò)了我們?cè)O(shè)定的閾值threshold，如果超過(guò)，需要resize
??if?(size++?>=?threshold)
???resize(2?*?table.length);
?}

如果現(xiàn)在size已經(jīng)超過(guò)了threshold，那么就要進(jìn)行resize操作,新建一個(gè)更大尺寸的hash表，然后把數(shù)據(jù)從老的Hash表中遷移到新的Hash表中。

調(diào)整Hash表大小resize：

?void?resize(int?newCapacity)
?{
??Entry[]?oldTable?=?table;
??int?oldCapacity?=?oldTable.length;
??......
??//創(chuàng)建一個(gè)新的Hash?Table
??Entry[]?newTable?=?new?Entry[newCapacity];
??//將Old?Hash?Table上的數(shù)據(jù)遷移到New?Hash?Table上
??transfer(newTable);
??table?=?newTable;
??threshold?=?(int)(newCapacity?*?loadFactor);
?}

當(dāng)table[]數(shù)組容量較小，容易產(chǎn)生哈希碰撞，所以，Hash表的尺寸和容量非常的重要。

一般來(lái)說(shuō)，Hash表這個(gè)容器當(dāng)有數(shù)據(jù)要插入時(shí)，都會(huì)檢查容量有沒(méi)有超過(guò)設(shè)定的thredhold，如果超過(guò)，需要增大Hash表的尺寸，這個(gè)過(guò)程稱為resize。

多個(gè)線程同時(shí)往HashMap添加新元素時(shí)，多次resize會(huì)有一定概率出現(xiàn)死循環(huán)，因?yàn)槊看蝦esize需要把舊的數(shù)據(jù)映射到新的哈希表，這一部分代碼在HashMap#transfer()?方法，如下：

?void?transfer(Entry[]?newTable)
?{
??Entry[]?src?=?table;
??int?newCapacity?=?newTable.length;
??//下面這段代碼的意思是：
??//??從OldTable里摘一個(gè)元素出來(lái)，然后放到NewTable中
??for?(int?j?=?0;?j??e?=?src[j];
???if?(e?!=?null)?{
????src[j]?=?null;
????do?{
?????Entry?next?=?e.next;//取出第一個(gè)元素
?????int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
?????e.next?=?newTable[i];
?????newTable[i]?=?e;
?????e?=?next;
????}?while?(e?!=?null);
???}
??}
?}

標(biāo)紅代碼是導(dǎo)致多線程使用hashmap出現(xiàn)CUP使用率驟增，出現(xiàn)死循環(huán)，從而多個(gè)線程阻塞的罪魁禍?zhǔn)?。另外推薦：Java進(jìn)階視頻資源

3、圖解HashMap死循環(huán)：

正常的ReHash的過(guò)程（單線程）：假設(shè)了我們的hash算法就是簡(jiǎn)單的用key mod 一下表的大小（也就是數(shù)組的長(zhǎng)度）。

最上面的是old hash 表，其中的Hash表的size=2, 所以key = 3, 7, 5，在mod 2以后都沖突在table[1]這里了。接下來(lái)的三個(gè)步驟是Hash表 resize成4，然后所有的?重新rehash的過(guò)程。

并發(fā)下的Rehash（多線程）

1）假設(shè)我們有兩個(gè)線程。

?do?{
??Entry?next?=?e.next;?//?<--假設(shè)線程一執(zhí)行到這里就被調(diào)度掛起了，執(zhí)行其他操作
??int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
??e.next?=?newTable[i];
??newTable[i]?=?e;
??e?=?next;
?}?while?(e?!=?null);

而我們的線程二執(zhí)行完成了。于是我們有下面的這個(gè)樣子：