多线程/高并发下的HashMap

  有一定经验的开发者都知道,HashMap是非线程安全的。

  在高并发环境下,HashMap可能出现致命问题。

一、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index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(扩容),也就是进行Resize

          

二、影响发生Resize的因素

           1、Capcity(容量):HashMap的当前长度,HashMap的长度是【2的幂

           2、LoadFactor(负载因子): HashMap的负载因子默认为0.75f

三、衡量HashMap是否进行Resize的条件

           HashMap.size >= Capcity *LoadFactor

四、HashMap扩容(Resize)

           HashMap的Resize不是简单的把长度扩大,而是经过2个步骤:

             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?

                      因为长度扩大后,Hash的规则也随之改变。

                   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做与运算;

                      新数组长度为16,Hash运算是和1111B做与运算。

                      Hash结果显然不同。

   Resize前的HashMap:

           

   Resize后的HashMap:

           

    感叹一句:可惜HashMap并非线程安全的。

五、在多线程环境中,HashMap的Rehash操作可能带来什么样的问题?

         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。

           Rehash的代码:

             

            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

         

        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 = Entry1

       整体情况如图所示:

       

      接着是新一轮循环,又执行到红框内的代码行:

      

     e = Entry2
     next = Entry3

     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的数组的头节点:

    

   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:

newTable[i] = Entry2
e = Entry3
Entry2.next = Entry3
Entry3.next = Entry2

链表出现【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:
如何判断【链表】【有环】?
https://mp.weixin.qq.com/s/3a-Y-EMvmxJwEBEDrep-yg

高并发场景下,通过采用另一个集合类【ConcurrentHashMap

这个集合类兼顾了【线程安全】和【性能

六、总结一下

          1、HashMap在插入元素过多的时候需要进行Resize,Resize的条件是:

                HashMap.size  >= Capcity * LoadFactor

          2、HashMap的Resize包含【扩容】和【Rehash】2个步骤

                Rehash在高并发的情况下可能会形成【链表环】

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转载自blog.csdn.net/qq_24047659/article/details/87939062
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