Java集合---多线程环境下hashmap死循环

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)

{

    ......

    //Hash

    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++;

    //key不存在,需要增加一个结点

    addEntry(hash, key, value, i);

    returnnull;

}

当我们往HashMapput元素的时候,先根据keyhash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];

    //Old Hash Table上的数据迁移到New Hash Table

    transfer(newTable);

    table = newTable;

    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

}

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:

    //  OldTable里摘一个元素出来,然后放到NewTable

    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

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转载自blog.csdn.net/mkmkmkhh/article/details/79292116