jdk1.8之前hashMap头插法导致的get方法死循环

问题

在并发的情况下hashMap除了会造成数据的脏读外在jdk1.8之前还会造成死锁

原因

主要原因是，使用头插法。但是在jdk1.8及之后时，使用的是数组+链表+红黑树的数据结构（当链表的深度达到8的时候，也就是默认阈值，就会自动扩容把链表转成红黑树的数据结构来把时间复杂度从O（n）变成O（logN）提高了效率），使用尾插法

分析原因

在jdk1.8之前使用的是数组+单链表的数据结构会先进行扩容再插入，执行的是头插法，先将原位置的数据移到后一位，再插入数据到该位置；会出现逆序和环形链表死循环问题

在jdk1.8及之后时，使用的是数组+链表+红黑树的数据结构（当链表的深度达到8的时候，也就是默认阈值，就会自动扩容把链表转成红黑树的数据结构来把时间复杂度从O（n）变成O（logN）提高了效率），会先进行插入再进行扩容，执行的是尾插法，直接插到链表尾部/红黑数树，不会出现逆序和环形链表死循环问题

jdk1.8之前

jdk1.8之前的源码

public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        //如果key存在，就替换
        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++;
        //如果key不存在就插入一个新元素
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
     //判断是否需要扩容
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }

        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

    //进行扩容，迁移数据。
    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        //创建一个新的 Hash 表
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        //转移的方法
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

    //转移数据的具体步骤
    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;
            }
        }
    }

可以看见进行转移数据时执行的是头插法，如果转移前链表顺序是1->2->3，那么转移后就会变成3->2->1。所以，在并发的情况下就可能会导致1->2的同时2->1的情况从而导致环形链表出现。

举一个例子：三个线程A、B、C

1.两个线程A、B同时执行了transfer方法
2.线程A执行完Entry<K,V> next = e.next;后被挂起，然后线程B执行完整个方法，此时线程B的链表是3->2->1,e是1 next是2。
3.继续执行线程A执行完一个while循环后，e=2,线程A的链表是1
4.继续执行线程A，此时e=2且2->1,所以next=1，执行一个while循环后，e=1,线程A的链表是2->1。
4.继续执行线程A，此时e=1,所以next=null，执行一个while循环后，e=null,线程A的链表是1->2->1，环形链表出现。
5.程序继续执行。
6.此时线程C执行get方法，get会调用getEntry()，这个函数就是去找对应索引的链表中有没有这个key。然后因为环形链表的原因从而导致死循环。

jdk1.8

jdk1.8的源码

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

在jdk1.8中当链表长度大于8是会被转化成红黑树，大量的if-else判断是为了处理红黑树的情况的，与链表插入相关的核心代码只有如下几行：

for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
    //e是p的下一个节点
    if ((e = p.next) == null) {
        //插入链表的尾部
        p.next = newNode(hash, key, value, null);
        //如果插入后链表长度大于8则转化为红黑树
        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
            treeifyBin(tab, hash);
        break;
    }
    //如果key在链表中已经存在，则退出循环
    if (e.hash == hash &&
        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
        break;
    p = e;
}
//如果key在链表中已经存在，则修改其原先的key值，并且返回老的值
if (e != null) { // existing mapping for key
    V oldValue = e.value;
    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
        e.value = value;
    afterNodeAccess(e);
    return oldValue;
}

从这段代码中可以很显然地看出当到达链表尾部（即p是链表的最后一个节点）时，e被赋为null，会进入这个分支代码，然后会用newNode方法建立一个新的节点插入尾部，这样就不会造成环形链表。