高并发环境下，HashMap可能出现的致命问题。注意：是在jdk8以下版本

原文地址：https://blog.csdn.net/dgutliangxuan/article/details/78779448

概念1：Rehash的概念？

Rehash 是HashMap在扩容时候的一个步骤。

HashMap的容量是有限的。当经过多次元素插入，使得HashMap达到一定饱和度时，Key映射位置发生冲突的几率会逐渐提高。

这时候，HashMap需要扩展它的长度，也就是进行Resize

这里写图片描述

影响发生Resize的因素有两个：
1.Capacity（HashMap的当前长度–容量）
HashMap的当前长度。上一期曾经说过，HashMap的长度是2的幂。

2.LoadFactor（负载因子）
HashMap负载因子，默认值为0.75f。

衡量HashMap是否进行Resize的条件如下：
HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor （默认情况下是 == 原来长度 * 0.75）

HashMap的Resize方法具体做了什么事情？

1.扩容
创建一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍。

2.ReHash
遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组。为什么要重新Hash呢？因为长度扩大以后，Hash的规则也随之改变。

让我们回顾一下Hash公式：
index = HashCode（Key） & （Length - 1）

当原数组长度为8时，Hash运算是和111B（代表二进制的7）做与运算；新数组长度为16，Hash运算是和1111B（代表二进制的15）做与运算。Hash结果显然不同

这里写图片描述

ReHash的Java代码如下：

/**
 * Transfers all entries from current table to newTable.
 */
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
    int newCapacity = newTable.length;
    for (Entry<K,V> e : table) {
        while(null != e) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            if (rehash) {
                e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
            }
            int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
            e.next = newTable[i];
            newTable[i] = e;
            e = next;
        }
    }
}

注意HashMap在多线程下的Rehash可能会出现什么样的问题呢？

假设一个HashMap已经到了Resize的临界点。此时有两个线程A和B，在同一时刻对HashMap进行Put操作：

此时达到Resize条件，两个线程各自进行Rezie的第一步，也就是扩容：

这时候，两个线程都走到了ReHash的步骤。让我们回顾一下ReHash的代码：
这里写图片描述

假如此时线程B遍历到Entry3对象，刚执行完红框里的这行代码，线程就被挂起。
对于线程B来说
： e = Entry3 next =Entry2
这时候线程A畅通无阻地进行着Rehash，当ReHash完成后，结果如下（图中的e和next，代表线程B的两个引用）：

直到这一步，看起来没什么毛病。接下来线程B恢复，继续执行属于它自己的ReHash。
线程B刚才的状态是：e = Entry3 next = Entry2
这里写图片描述
当执行到上面这一行时，显然 i = 3，因为刚才线程A对于Entry3的hash结果也是3。

我们继续执行到这两行，Entry3放入了线程B的数组下标为3的位置，并且e指向了Entry2。
此时e和next的指向如下：
e =Entry2 next = Entry2
整体情况如下图所示：

接着是新一轮循环，又执行到红框内的代码行：

e = Entry2

next = Entry3
注：网上写1.7版本HashMap并发产生环形链表问题都没有考虑内存可见性，如果多线程情况下内存不可见，自然也不会有环形链表问题。 HashMap中没有定义volatile变量，无法保证多线程情况下内存可见性，所以正常来说A线程看到的就是自己本地内存中的链表：3->7而不是线程B中的链表7->3。这里是因为循环过程中在某些情况下调用了hash方法，hash方法调用了sun.misc.Hashing.stringHash32方法，强迫线程A读取主存，从而保持了和线程B的一致。后面才会有环形链表的故事。所以环形链表发生的根本原因是内存可见造成的。（JDK8中对HashMap作出调整，在尾节点添加元素。1.7及以前都是头结点添加元素。）

整体情况如图所示：

接下来执行下面的三行，用头插法把Entry2插入到了线程B的数组的头结点：

整体情况如图所示：

第三次循环开始，又执行到红框的代码：

e = Entry3
next = Entry3.next = null

最后一步，当我们执行下面这一行的时候，见证奇迹的时刻来临了
这里写图片描述

newTable[i] = Entry2
e = Entry3
Entry2.next = Entry3
Entry3.next = Entry2
链表出现了环形！
整体情况如图所示：

此时，问题还没有直接产生。当调用Get查找一个不存在的Key，
而这个Key的Hash结果恰好等于3的时候，由于位置3带有环形链表，所以程序将会进入死循环！

这种情况，不禁让人联想到一道经典的面试题：
漫画算法：如何判断链表有环？
如何杜绝这种情况？
这里写图片描述

总结如下

1.Hashmap在插入元素过多的时候需要进行Resize，
Resize的条件是 HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor。

2.Hashmap的Resize包含扩容和ReHash两个步骤，ReHash在并发的情况下可能会形成链表环。

3.Hashmap在并发情况下还会造成元素丢失（这与内存可见性有关，当e.next==null的时候就会结束循环）

4.Hashmap在并发情况下还会造成size不准确（因为在判断是否需要扩容之前会做size++，其实这个时候size实际可能只是增加了1，现在确增加了2）

链表头插法的会颠倒原来一个散列桶里面链表的顺序。在并发的时候原来的顺序被另外一个线程a颠倒了，而被挂起线程b恢复后拿扩容前的节点和顺序继续完成第一次循环后，又遵循a线程扩容后的链表顺序重新排列链表中的顺序，最终形成了环。

高并发环境下，HashMap可能出现的致命问题。注意：是在jdk8以下版本

猜你喜欢