链表|多线程环境下，HashMap为什么会出现死循环（） hash|哈希表|redis|hashmap

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来源：blog.csdn.net/dingjianmin/
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【链表|多线程环境下，HashMap为什么会出现死循环（）】1、为何出现死循环？
2、如何产生的
3、图解HashMap死循环

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Java的HashMap是非线程安全的。多线程下应该用ConcurrentHashMap。
多线程下[HashMap]的问题（这里主要说死循环问题）：

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操作得到NULL值。
多线程put操作，导致元素丢失。

1、为何出现死循环？
（在多线程下使用非线程安全的HashMap，单线程根本不会出现）

HashMap是采用链表解决Hash冲突，因为是链表结构，那么就很容易形成闭合的链路，这样在循环的时候只要有线程对这个HashMap进行get操作就会产生死循环。
在单线程情况下，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情况下才会出现这种情况，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的结构就会发生翻天覆地的变化。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。

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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 e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = https://www.it610.com/article/e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++; //该key不存在，需要增加一个结点 addEntry(hash, key, value, i); return null; }

当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。
如果这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，新加入的元素放在链头，而先前加入的放在链尾。
检查容量是否超标addEntry：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { Entry e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e); //查看当前的size是否超过了我们设定的阈值threshold，如果超过，需要resize if (size++ >= threshold) resize(2 * table.length); }

如果现在size已经超过了threshold，那么就要进行resize操作,新建一个更大尺寸的hash表，然后把数据从老的Hash表中迁移到新的Hash表中。
调整Hash表大小resize：

void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; ...... //创建一个新的Hash Table Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; //将Old Hash Table上的数据迁移到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表的尺寸和容量非常的重要。
一般来说，Hash表这个容器当有数据要插入时，都会检查容量有没有超过设定的thredhold，如果超过，需要增大Hash表的尺寸，这个过程称为resize。
多个线程同时往HashMap添加新元素时，多次resize会有一定概率出现死循环，因为每次resize需要把旧的数据映射到新的哈希表，这一部分代码在HashMap#transfer() 方法，如下：

void transfer(Entry[] newTable) { Entry[] src = https://www.it610.com/article/table; int newCapacity = newTable.length; //下面这段代码的意思是： //从OldTable里摘一个元素出来，然后放到NewTable中 for (int j = 0; j < src.length; j++) { Entry e = src[j]; if (e != null) { src[j] = null; do { Entry 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使用hashmap出现CUP使用率骤增，出现死循环，从而多个线程阻塞的罪魁祸首。

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3、图解HashMap死循环：正常的ReHash的过程（单线程）：假设了我们的hash算法就是简单的用key mod 一下表的大小（也就是数组的长度）。
最上面的是old hash 表，其中的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。接下来的三个步骤是Hash表 resize成4，然后所有的重新rehash的过程。

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图片并发下的Rehash（多线程）
1）假设我们有两个线程。

do { Entry next = e.next; // <--假设线程一执行到这里就被调度挂起了，执行其他操作 int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } while (e != null);

而我们的线程二执行完成了。于是我们有下面的这个样子：

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注意，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。我们可以看到链表的顺序被反转后。在这里线程一变成了操作经过线程二操作后的HashMap。

2）线程一被调度回来执行。

先是执行 newTalbe[i] = e;
然后是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)。

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图片 3）一切安好。
线程一接着工作。把key(7)摘下来，放到newTable[i]的第一个，然后把e和next往下移。这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，而先前加入的放在链尾。

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图片 4）环形链接出现。
e.next = newTable[i] 导致key(3).next 指向了 key(7)。

注意：此时的key(7).next 已经指向了key(3)，环形链表就这样出现了。

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图片于是，当我们的线程一调用到，HashTable.get(11)时，悲剧就出现了——Infinite Loop。
这里介绍了在多线程下为什么HashMap会出现死循环，不过在真实的生产环境下，不会使用线程不安全的HashMap的。
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