HashMap多线程并发问题

HashMap多线程并发问题

　　HashMap并非线程安全的，在多个线程put时，会造成key之间的死循环。当另一个线程调用这个key时，get()方法会一直执行，导致线程积压，最终造成CPU满。

问题原因分析

HashMap结构

　　HashMap通过一个数组table[]来存储key，当放入一个key时，通过hash算法计算key的下标，并存储在数组的table[i]处。如果table[]的尺寸很小，当放入多个key时，可能会出现下标相同，这样就会在table[i]处形成链表。这时，原本查找一个key需要耗时O(1)，现在耗时变成了O(n)，n为链表的长度。

　　因此，为了提高查找效率，当有新的key值存入时，会检查Hash表的大小是否超过设定的thredhold，超过的话就会增加Hash表的大小，这样子Hash表里的元素会重新计算一遍，这个过程叫做rehash。

正常的Rehash过程

　　假设原先hash的size是2，存放了三个元素a、b、c，都在table[1]这里，rehash后size为4。

　　取出第一个key值a，计算hasn值为3，存放在table[3]；

　　取出第二个key值b，计算hash值为1，存放在table[1]；

　　取出第三个key值c，计算hash值为3，存放在table[3]，与key值a形成链表，且c的next指向了a。

并发的Rehash过程

　　如果存在线程1和线程2，在rehash之前中，a、b、c在table[1]形成了链表，a的next指向了b，这时发生了put操作，两个线程同时进行了rehash。

　　线程1在遍历Hash表元素中，取a.next时被挂起。

　　线程2继续完成了rehash操作，重组了链表，重组结束后，b.next指向了a。

　　线程1继续执行，a.next又指向了b，环形链表因此产生了。

　　这时，当我们调用到同一链表的其他值时，就会出现死循环，线程一直会执行下去。

解决方案

HashTable

　　HashTable是同步的，对此对HashTable进行操作时，都会锁住整个结构。如果并发地修改，会抛出异常。

　　HashTable不支持在遍历时修改自身的元素，否则会抛出ConcurrentModificationException。

ConcurrentHashMap

　　ConcurrentHashMap的锁是细粒度的，将hash表分为16个桶(默认)，每次需要时只会锁当前用到的桶。而且在读是不会锁表，完全支持并发操作。只有在size()时会锁住整个表，因此ConcurrentHashMap并发时效率更高。

　　此外，ConcurrentHashMap则是在遍历迭代时发生改变不会抛出异常。