关于java:多线程环境下HashMap-为什么会出现死循环

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Java 的 HashMap 是非线程平安的,多线程下应该用 ConcurrentHashMap。

多线程下 [HashMap] 的问题(这里次要说死循环问题):

  • 多线程 put 操作后,get 操作导致死循环。
  • 多线程 put 非 NULL 元素后,get 操作失去 NULL 值。
  • 多线程 put 操作,导致元素失落。

1、为何呈现死循环?

在多线程下应用非线程平安的 HashMap,单线程基本不会呈现。

  • HashMap 是采纳链表解决 Hash 抵触,因为是链表构造,那么就很容易造成闭合的链路,这样在循环的时候只有有线程对这个 HashMap 进行 get 操作就会产生死循环。
  • 在单线程状况下,只有一个线程对 HashMap 的数据结构进行操作,是不可能产生闭合的回路的。
  • 那就只有在多线程并发的状况下才会呈现这种状况,那就是在 put 操作的时候,如果size>initialCapacity*loadFactor,那么这时候 HashMap 就会进行 rehash 操作,随之 HashMap 的构造就会产生天翻地覆的变动。很有可能就是在两个线程在这个时候同时触发了 rehash 操作,产生了闭合的回路。

2、如何产生的?

存储数据put()

 public V put(K key, V value)
 {
  ......
  // 算 Hash 值
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  // 如果该 key 已被插入,则替换掉旧的 value(链接操作)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++;
  // 该 key 不存在,须要减少一个结点
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

当咱们往 HashMap 中 put 元素的时候,先依据 key 的 hash 值得到这个元素在数组中的地位(即下标),而后就能够把这个元素放到对应的地位中了。

如果这个元素所在的地位上曾经寄存有其余元素了,那么在同一个位子上的元素将以链表的模式寄存,新退出的元素放在链头,而先前退出的放在链尾。

查看容量是否超标 addEntry:

 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);
  // 查看以后的 size 是否超过了咱们设定的阈值 threshold,如果超过,须要 resize
  if (size++ >= threshold)
   resize(2 * table.length);
 }

如果当初 size 曾经超过了 threshold,那么就要进行 resize 操作, 新建一个更大尺寸的 hash 表,而后把数据从老的 Hash 表中迁徙到新的 Hash 表中。

调整 Hash 表大小 resize:

 void resize(int newCapacity)
 {Entry[] oldTable = table;
  int oldCapacity = oldTable.length;
  ......
  // 创立一个新的 Hash Table
  Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
  // 将 Old Hash Table 上的数据迁徙到 New Hash Table 上
  transfer(newTable);
  table = newTable;
  threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
 }

当 table[]数组容量较小,容易产生哈希碰撞,所以,Hash 表的尺寸和容量十分的重要。

一般来说,Hash 表这个容器当有数据要插入时,都会查看容量有没有超过设定的 thredhold,如果超过,须要增大 Hash 表的尺寸,这个过程称为 resize。

多个线程同时往 HashMap 增加新元素时,屡次 resize 会有肯定概率呈现死循环,因为每次 resize 须要把旧的数据映射到新的哈希表,这一部分代码在HashMap#transfer() 办法,如下:

 void transfer(Entry[] newTable)
 {Entry[] src = table;
  int newCapacity = newTable.length;
  // 上面这段代码的意思是://  从 OldTable 里摘一个元素进去,而后放到 NewTable 中
  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;// 取出第一个元素
     int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
     e.next = newTable[i];
     newTable[i] = e;
     e = next;
    } while (e != null);
   }
  }
 }

标红代码是导致多线程应用 hashmap 呈现 CUP 使用率骤增,呈现死循环,从而多个线程阻塞的罪魁祸首。另外举荐:Java 进阶视频资源

3、图解 HashMap 死循环:

失常的 ReHash 的过程(单线程):假如了咱们的 hash 算法就是简略的用 key mod 一下表的大小(也就是数组的长度)。

最下面的是 old hash 表,其中的 Hash 表的 size=2, 所以 key = 3, 7, 5,在 mod 2 当前都抵触在table[1] 这里了。接下来的三个步骤是 Hash 表 resize 成 4,而后所有的<key,value> 从新 rehash 的过程。

并发下的 Rehash(多线程)

1)假如咱们有两个线程。

 do {
  Entry<K,V> next = e.next; // <-- 假如线程一执行到这里就被调度挂起了,执行其余操作
  int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  e.next = newTable[i];
  newTable[i] = e;
  e = next;
 } while (e != null);

而咱们的线程二执行实现了。于是咱们有上面的这个样子:

留神,因为 Thread1 的 e 指向了 key(3),而 next 指向了 key(7),其在线程二 rehash 后,指向了线程二重组后的链表。咱们能够看到链表的程序被反转后。在这里线程一变成了操作通过线程二操作后的 HashMap。另外,多线程系列面试题和答案全副整顿好了,微信搜寻​Java 技术栈,在后盾发送:面试,​能够在线浏览。

2)线程一被调度回来执行。

  • 先是执行 newTalbe[i] = e;
  • 而后是e = next,导致了 e 指向了key(7)
  • 而下一次循环的 next = e.next 导致了 next 指向了key(3)

3)所有安好。

线程一接着工作。把 key(7) 摘下来,放到 newTable[i] 的第一个,而后把 e 和 next 往下移。这个元素所在的地位上曾经寄存有其余元素了,那么在同一个位子上的元素将以链表的模式寄存,新退出的放在链头,而先前退出的放在链尾。

4)环形链接呈现。

e.next = newTable[i] 导致 key(3).next 指向了 key(7)

留神:此时的key(7).next 曾经指向了key(3),环形链表就这样呈现了。

于是,当咱们的线程一调用到,HashTable.get(11)时,喜剧就呈现了——Infinite Loop。

这里介绍了在多线程下为什么 HashMap 会呈现死循环,不过在实在的生产环境下,不会应用线程不平安的 HashMap 的。

原文链接:https://blog.csdn.net/dingjia…

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