為什么 HashMap 并發(fā)時(shí)會(huì)引起死循環(huán)？

今天研讀Java并發(fā)容器和框架時(shí)，看到為什么要使用ConcurrentHashMap時(shí)，其中有一個(gè)原因是：線程不安全的HashMap, HashMap在并發(fā)執(zhí)行put操作時(shí)會(huì)引起死循環(huán)，是因?yàn)槎嗑€程會(huì)導(dǎo)致HashMap的Entry鏈表形成環(huán)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，查找時(shí)會(huì)陷入死循環(huán)。

糾起原因看了其他的博客，都比較抽象，所以這里以圖形的方式展示一下，希望支持！

1）當(dāng)往HashMap中添加元素時(shí)，會(huì)引起HashMap容器的擴(kuò)容，原理不再解釋?zhuān)苯痈皆创a，如下：

/** 
* 
* 往表中添加元素，如果插入元素之后，表長(zhǎng)度不夠，便會(huì)調(diào)用resize方法擴(kuò)容 
*/  
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);  
   if (size++ >= threshold)  
       resize(2 * table.length);  
}  

/** 
* resize()方法如下，重要的是transfer方法，把舊表中的元素添加到新表中
*/  
void resize(int newCapacity) {  
   Entry[] oldTable = table;  
   int oldCapacity = oldTable.length;  
   if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {  
       threshold = Integer.MAX_VALUE;  
       return;  
   }  

   Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];  
   transfer(newTable);  
   table = newTable;  
   threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);  
}  

2）參考上面的代碼，便引入到了transfer方法，（引入重點(diǎn)）這就是HashMap并發(fā)時(shí)，會(huì)引起死循環(huán)的根本原因所在，下面結(jié)合transfer的源代碼，說(shuō)明一下產(chǎn)生死循環(huán)的原理，先列transfer代碼（這是里JDK7的源偌），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;            ---------------------(1)
            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;
        } // while

    }
}

3）假設(shè)：

Map<Integer> map = new HashMap<Integer>(2);  // 只能放置兩個(gè)元素，其中的threshold為1（表中只填充一個(gè)元素時(shí)），即插入元素為1時(shí)就擴(kuò)容（由addEntry方法中得知）
//放置2個(gè)元素 3 和 7，若要再放置元素8（經(jīng)hash映射后不等于1）時(shí)，會(huì)引起擴(kuò)容

假設(shè)放置結(jié)果圖如下：

現(xiàn)在有兩個(gè)線程A和B，都要執(zhí)行put操作，即向表中添加元素，即線程A和線程B都會(huì)看到上面圖的狀態(tài)快照。

執(zhí)行順序如下：

執(zhí)行一：線程A執(zhí)行到transfer函數(shù)中（1）處掛起（transfer函數(shù)代碼中有標(biāo)注）。此時(shí)在線程A的棧中：

e = 3
next = 7

執(zhí)行二：線程B執(zhí)行 transfer函數(shù)中的while循環(huán)，即會(huì)把原來(lái)的table變成新一table（線程B自己的棧中），再寫(xiě)入到內(nèi)存中。如下圖（假設(shè)兩個(gè)元素在新的hash函數(shù)下也會(huì)映射到同一個(gè)位置）

執(zhí)行三：線程A解掛，接著執(zhí)行（看到的仍是舊表），即從transfer代碼 1）處接著執(zhí)行，當(dāng)前的 e = 3, next = 7, 上面已經(jīng)描述。

1.處理元素 3 ， 將 3 放入 線程A自己棧的新table中（新table是處于線程A自己棧中，是線程私有的，不肥線程2的影響），處理3后的圖如下：

2.線程A再?gòu)?fù)制元素 7 ，當(dāng)前 e = 7 ,而next值由于線程 B 修改了它的引用，所以next 為 3 ，處理后的新表如下圖：

3.由于上面取到的next = 3, 接著while循環(huán)，即當(dāng)前處理的結(jié)點(diǎn)為3， next就為null ，退出while循環(huán)，執(zhí)行完while循環(huán)后，新表中的內(nèi)容如下圖：

4.當(dāng)操作完成，執(zhí)行查找時(shí)，會(huì)陷入死循環(huán)！

原文鏈接：https://blog.csdn.net/zhuqiuhui/article/details/51849692

版權(quán)聲明：本文為CSDN博主「bboyzqh」的原創(chuàng)文章，遵循CC 4.0 BY-SA版權(quán)協(xié)議，轉(zhuǎn)載請(qǐng)附上原文出處鏈接及本聲明。

獲取 Spring Boot 實(shí)戰(zhàn)筆記！