hashmap头插法的危害

概念1:Rehash的概念? 
Rehash 是HashMap在扩容时候的一个步骤。

HashMap的容量是有限的。当经过多次元素插入,使得HashMap达到一定饱和度时,Key映射位置发生冲突的几率会逐渐提高。

这时候,HashMap需要扩展它的长度,也就是进行Resize

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影响发生Resize的因素有两个: 
1.Capacity(HashMap的当前长度–容量) 
HashMap的当前长度。上一期曾经说过,HashMap的长度是2的幂。

2.LoadFactor(负载因子) 
HashMap负载因子,默认值为0.75f

衡量HashMap是否进行Resize的条件如下: 
HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor (默认情况下是 == 原来长度 * 0.75)

HashMap的Resize方法具体做了什么事情?

1.扩容 
创建一个新的Entry空数组,长度是原数组的2倍。

2.ReHash 
遍历原Entry数组,把所有的Entry重新Hash到新数组。为什么要重新Hash呢?因为长度扩大以后,Hash的规则也随之改变。

让我们回顾一下Hash公式: 
index = HashCode(Key) & (Length - 1)

当原数组长度为8时,Hash运算是和111B(代表二进制的7)做与运算;新数组长度为16,Hash运算是和1111B(代表二进制的15)做与运算。Hash结果显然不同

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ReHash的Java代码如下:

/**
 * Transfers all entries from current table to newTable.
 */
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
    int newCapacity = newTable.length;
    for (Entry e : table) {
        while(null != e) {
            Entry next = e.next;
            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;
        }
    }
}

注意HashMap在多线程下的Rehash可能会出现什么样的问题呢?

假设一个HashMap已经到了Resize的临界点。此时有两个线程A和B,在同一时刻对HashMap进行Put操作: 
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此时达到Resize条件,两个线程各自进行Rezie的第一步,也就是扩容:

这时候,两个线程都走到了ReHash的步骤。让我们回顾一下ReHash的代码: 
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假如此时线程B遍历到Entry3对象,刚执行完红框里的这行代码,线程就被挂起。 
于线程B来说 
: e = Entry3 next =Entry2 
这时候线程A畅通无阻地进行着Rehash,当ReHash完成后,结果如下(图中的e和next,代表线程B的两个引用): 
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直到这一步,看起来没什么毛病。接下来线程B恢复,继续执行属于它自己的ReHash。 
线程B刚才的状态是:e = Entry3 next = Entry2 
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当执行到上面这一行时,显然 i = 3,因为刚才线程A对于Entry3的hash结果也是3。 
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我们继续执行到这两行,Entry3放入了线程B的数组下标为3的位置,并且e指向了Entry2。 
此时e和next的指向如下: 
e =Entry2 next = Entry2 
整体情况如下图所示: 
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接着是新一轮循环,又执行到红框内的代码行: 
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e = Entry2 
next = Entry3 
整体情况如图所示: 
hashmap头插法的危害_第11张图片 
接下来执行下面的三行,用头插法把Entry2插入到了线程B的数组的头结点: 
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整体情况如图所示: 
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第三次循环开始,又执行到红框的代码: 
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e = Entry3 
next = Entry3.next = null

最后一步,当我们执行下面这一行的时候,见证奇迹的时刻来临了 
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newTable[i] = Entry2 
e = Entry3 
Entry2.next = Entry3 
Entry3.next = Entry2 
链表出现了环形! 
整体情况如图所示: 
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此时,问题还没有直接产生。当调用Get查找一个不存在的Key, 
而这个Key的Hash结果恰好等于3的时候,由于位置3带有环形链表,所以程序将会进入死循环!

这种情况,不禁让人联想到一道经典的面试题: 
漫画算法:如何判断链表有环? 
如何杜绝这种情况? 
hashmap头插法的危害_第17张图片

总结如下

1.Hashmap在插入元素过多的时候需要进行Resize, 
Resize的条件是 HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor。

2.Hashmap的Resize包含扩容和ReHash两个步骤,ReHash在并发的情况下可能会形成链表环

链表头插法的会颠倒原来一个散列桶里面链表的顺序。在并发的时候原来的顺序被另外一个线程a颠倒了,而被挂起线程b恢复后拿扩容前的节点和顺序继续完成第一次循环后,又遵循a线程扩容后的链表顺序重新排列链表中的顺序,最终形成了环。

 

当两个线程分别对hashmap进行插入操作 并且引发了扩展的操作,在这种情况下采用头插法的话  重新扩展后的定位又是在同一个桶的话  那很容易导致成环  死循环出不来  最主要原因是null值的丢失。

如果采用尾插法的话null值不会丢失 就算是多线程导致扩展也不会导致死循环的情况出现  最多只是丢失一部分数据(如果是直接在尾部插入)

 

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