hashmap put过程_阿里十年技术大咖,教你如何分析1.7中HashMap死循环

在多线程环境下,使用HashMap进行put操作会引起死循环,导致CPU利用率接近100%,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,一旦形成环形数据结构,Entry的next节点永远不为空,就会产生死循环获取Entry。那么这个死循环是如何生成的呢?我们来仔细分析下。

HashMap扩容流程

原理

引发死循环,是在HashMap的扩容操作中,正常的扩容操作是这个流程。HashMap的扩容在put操作中会触发扩容,主要是三个方法:

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综合来说,HashMap一次扩容的过程:

1、取当前table的2倍作为新table的大小

2、根据算出的新table的大小new出一个新的Entry数组来,名为newTable

3、轮询原table的每一个位置,将每个位置上连接的Entry,算出在新table上的位置,并以链表形式连接

4、原table上的所有Entry全部轮询完毕之后,意味着原table上面的所有Entry已经移到了新的table上,HashMap中的table指向newTable

实例

现在hashmap中有三个元素,Hash表的size=2, 所以key = 3, 7, 5,在mod 2以后都冲突在table[1]这里了。

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按照方法中的代码

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对table[1]中的链表来说,进入while循环,此时e=key(3),那么next=key(7),经过计算重新定位e=key(3)在新表中的位置,并把e=key(3)挂在newTable[3]的位置

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这样循环下去,将table[1]中的链表循环完成后,于是HashMap就完成了扩容

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并发下的扩容

上面都是单线程下的扩容,当多线程进行扩容时,会是什么样子呢?

初始的HashMap还是:

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我们现在假设有两个线程并发操作,都进入了扩容操作, 我们以颜色进行区分两个线程。

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回顾我们的扩容代码,我们假设,线程1执行到Entry next = e.next;时被操作系统调度挂起了,而线程2执行完成了扩容操作

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于是,在线程1,2看来,就应该是这个样子

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接下来,线程1被调度回来执行:

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循环列表产生后,一旦线程1调用get(11,15之类的元素)时,就会进入一个死循环的情况,将CPU的消耗到100%。

总结

HashMap之所以在并发下的扩容造成死循环,是因为,多个线程并发进行时,因为一个线程先期完成了扩容,将原的链表重新散列到自己的表中,并且链表变成了倒序,后一个线程再扩容时,又进行自己的散列,再次将倒序链表变为正序链表。于是形成了一个环形链表,当表中不存在的元素时,造成死循环。

虽然在JDK1.8中,Java的开发小组修正了这个问题,但是HashMap始终存在着其他的线程安全问题。所以在并发情况下,我们应该使用HastTable或者ConcurrentHashMap来代替HashMap。

最后在这分享一下一直以来整理的Java学习资料,大家关注后私聊我,我会免费分享给大家的!

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