多线程下HashMap的死循环问题

2019年3月24日 162次阅读 来源: ^_TONY_^

多线程下[HashMap]的问题：

1、多线程put操作后，get操作导致死循环。
2、多线程put非NULL元素后，get操作得到NULL值。
3、多线程put操作，导致元素丢失。

 

本次主要关注[HashMap]-死循环问题。

 

为何出现死循环？

大家都知道，HashMap采用链表解决Hash冲突，具体的HashMap的分析可以参考一下Java集合—HashMap源码剖析 的分析。因为是链表结构，那么就很容易形成闭合的链路，这样在循环的时候只要有线程对这个HashMap进行get操作就会产生死循环。但是，我好奇的是，这种闭合的链路是如何形成的呢。在单线程情况下，只有一个线程对HashMap的数据结构进行操作，是不可能产生闭合的回路的。那就只有在多线程并发的情况下才会出现这种情况，那就是在put操作的时候，如果size>initialCapacity*loadFactor，那么这时候HashMap就会进行rehash操作，随之HashMap的结构就会发生翻天覆地的变化。很有可能就是在两个线程在这个时候同时触发了rehash操作，产生了闭合的回路。

下面我们从源码中一步一步地分析这种回路是如何产生的。先看一下put操作：

 

 

存储数据put

public V put(K key, V value) { ...... //算Hash值
    int hash = hash(key.hashCode()); int i = indexFor(hash, table.length); //如果该key已被插入，则替换掉旧的value （链接操作）
    for (Entry<K,V> 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++; //该key不存在，需要增加一个结点
 addEntry(hash, key, value, i); return null; }

当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。 如果这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，而先前加入的放在链尾。

 

 

检查容量是否超标addEntry

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); //查看当前的size是否超过了我们设定的阈值threshold，如果超过，需要resize
    if (size++ >= threshold) resize(2 * table.length); }

可以看到，如果现在size已经超过了threshold，那么就要进行resize操作,新建一个更大尺寸的hash表，然后把数据从老的Hash表中迁移到新的Hash表中：

 

 

调整Hash表大小resize

void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; ...... //创建一个新的Hash Table
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; //将Old Hash Table上的数据迁移到New Hash Table上
 transfer(newTable); table = newTable; threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); }

当table[]数组容量较小，容易产生哈希碰撞，所以，Hash表的尺寸和容量非常的重要。一般来说，Hash表这个容器当有数据要插入时，都会检查容量有没有超过设定的thredhold，如果超过，需要增大Hash表的尺寸，这个过程称为resize。

多个线程同时往HashMap添加新元素时，多次resize会有一定概率出现死循环，因为每次resize需要把旧的数据映射到新的哈希表，这一部分代码在HashMap#transfer() 方法，如下：

void transfer(Entry[] newTable) { Entry[] src = table; int newCapacity = newTable.length; //下面这段代码的意思是： // 从OldTable里摘一个元素出来，然后放到NewTable中
    for (int j = 0; j < src.length; j++) { Entry<K,V> e = src[j]; if (e != null) { src[j] = null; do { Entry<K,V> next = e.next; int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } while (e != null); } } }

绿色部分代码是导致多线程使用hashmap出现CUP使用率骤增，从而多个线程阻塞的罪魁祸首。

 

更多细节分析参见资料：http://hongjiang.info/tag/collection/

疫苗：Java HashMap的死循环

关于MAP线程不安全的问题

 

    原文作者：^_TONY_^
    原文地址: https://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3966467.html
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