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          面試官:并發(fā)下的 HashMap 為什么會(huì)引起死循環(huán)???

          共 5373字,需瀏覽 11分鐘

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          2021-05-10 19:11

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          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,直接附源代碼,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)把原來的table變成新一table(線程B自己的棧中),再寫入到內(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再復(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)!
          文章有理解錯(cuò)誤的話,歡迎大家指正!
          - END -

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