并发的HashMap为什么会引起死循环？（转）

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：

[java] view plain copy

/**
*
* 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
*/
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，把旧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）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：

[java] view plain copy

/**
* 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）假设：

[java] view plain copy

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）
//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

[java] view plain copy

e = 3
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