本文转自http://blog.csdn.net/zhuqiuhui/article/details/51849692

今天研读Java并发容器和框架时,看到为什么要使用ConcurrentHashMap时,其中有一个原因是:线程不安全的HashMap, HashMap在并发执行put操作时会引起死循环,是因为多线程会导致HashMap的Entry链表形成环形数据结构,查找时会陷入死循环。纠起原因看了其他的博客,都比较抽象,所以这里以图形的方式展示一下,希望支持!

(1)当往HashMap中添加元素时,会引起HashMap容器的扩容,原理不再解释,直接附源代码,如下:

  1. /**
  2. *
  3. * 往表中添加元素,如果插入元素之后,表长度不够,便会调用resize方法扩容
  4. */
  5. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
  6. Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
  7. table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
  8. if (size++ >= threshold)
  9. resize(2 * table.length);
  10. }
  11. /**
  12. * resize()方法如下,重要的是transfer方法,把旧表中的元素添加到新表中
  13. */
  14. void resize(int newCapacity) {
  15. Entry[] oldTable = table;
  16. int oldCapacity = oldTable.length;
  17. if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
  18. threshold = Integer.MAX_VALUE;
  19. return;
  20. }
  21. Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
  22. transfer(newTable);
  23. table = newTable;
  24. threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
  25. }

(2)参考上面的代码,便引入到了transfer方法,(引入重点)这就是HashMap并发时,会引起死循环的根本原因所在,下面结合transfer的源代码,说明一下产生死循环的原理,先列transfer代码(这是里JDK7的源偌),如下:

  1. /**
  2. * Transfers all entries from current table to newTable.
  3. */
  4. void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
  5. int newCapacity = newTable.length;
  6. for (Entry<K,V> e : table) {
  7. while(null != e) {
  8. Entry<K,V> next = e.next;            ---------------------(1)
  9. if (rehash) {
  10. e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
  11. }
  12. int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  13. e.next = newTable[i];
  14. newTable[i] = e;
  15. e = next;
  16. } // while
  17. }
  18. }

(3)假设:

  1. Map<Integer> map = new HashMap<Integer>(2);  // 只能放置两个元素,其中的threshold为1(表中只填充一个元素时),即插入元素为1时就扩容(由addEntry方法中得知)
  2. //放置2个元素 3 和 7,若要再放置元素8(经hash映射后不等于1)时,会引起扩容

假设放置结果图如下:

现在有两个线程A和B,都要执行put操作,即向表中添加元素,即线程A和线程B都会看到上面图的状态快照

执行顺序如下:

执行一:  线程A执行到transfer函数中(1)处挂起(transfer函数代码中有标注)。此时在线程A的栈中

  1. e = 3
  2. next = 7

执行二:线程B执行 transfer函数中的while循环,即会把原来的table变成新一table(线程B自己的栈中),再写入到内存中。如下图(假设两个元素在新的hash函数下也会映射到同一个位置)

执行三: 线程A解挂,接着执行(看到的仍是旧表),即从transfer代码(1)处接着执行,当前的 e = 3, next = 7, 上面已经描述。

1. 处理元素 3 , 将 3 放入 线程A自己栈的新table中(新table是处于线程A自己栈中,是线程私有的,不肥线程2的影响),处理3后的图如下:

2.  线程A再复制元素 7 ,当前 e = 7 ,而next值由于线程 B 修改了它的引用,所以next 为 3 ,处理后的新表如下图

3. 由于上面取到的next = 3, 接着while循环,即当前处理的结点为3, next就为null ,退出while循环,执行完while循环后,新表中的内容如下图:

4. 当操作完成,执行查找时,会陷入死循环!

下文转自https://www.cnblogs.com/yjbjingcha/p/6957909.html

HashMap在高并发下引起的死循环

HashMap事实上并非线程安全的,在高并发的情况下,是非常可能发生死循环的,由此造成CPU 100%,这是非常可怕的。所以在多线程的情况下,用HashMap是非常不妥当的行为,应採用线程安全类ConcurrentHashMap进行取代。

HashMap死循环原因

HashMap进行存储时,假设size超过当前最大容量*负载因子时候会发生resize。首先看一下resize原代码

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);
}

而这段代码中又调用了transfer()方法,而这种方法实现的机制就是将每一个链表转化到新链表,而且链表中的位置发生反转,而这在多线程情况下是非常easy造成链表回路。从而发生get()死循环。我们看一下他的源码

void transfer(Entry[] newTable) {
Entry[] src = table;
int newCapacity = newTable.length;
for (int j = 0; j < src.length; j++) {
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
src[j] = null;
do {
Entry<K,V> next = e.next;
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
} while (e != null);
}
}
}

HashMap死循环演示

假如有两个线程P1、P2,以及链表 a=》b=》null

1、P1先运行,运行完"Entry<K,V> next = e.next;"代码后发生堵塞,或者其它情况不再运行下去,此时e=a。next=b

2、而P2已经运行完整段代码,于是当前的新链表newTable[i]为b=》a=》null

3、P1又继续运行"Entry<K,V> next = e.next;"之后的代码,则运行完"e=next;"后,newTable[i]为a《=》b。则造成回路,while(e!=null)一直死循环

总结

HashMap并不是线程安全,所以在多线程情况下,应该首先考虑用ConcurrentHashMap。避免悲剧的发生

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