jdk1.7HashMap与jdk1.8concurrenthashmap出现的死循环问题

HashMap

假设HashMap初始化大小为4，插入个3节点，不巧的是，这3个节点都hash到同一个位置，如果按照默认的负载因子的话，插入第3个节点就会扩容，为了验证效果，假设负载因子是1.

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;

       }

   }

}

以上是节点移动的相关逻辑。

插入第4个节点时，发生rehash，假设现在有两个线程同时进行，线程1和线程2，两个线程都会新建新的数组。

假设 线程2 在执行到 Entrynext=e.next;之后，cpu时间片用完了，这时变量e指向节点a，变量next指向节点b。

线程1继续执行，很不巧，a、b、c节点rehash之后又是在同一个位置7，开始移动节点

第一步，移动节点a

第二步，移动节点b

注意，这里的顺序是反过来的，继续移动节点c

这个时候 线程1 的时间片用完，内部的table还没有设置成新的newTable， 线程2 开始执行，这时内部的引用关系如下：

这时，在 线程2 中，变量e指向节点a，变量next指向节点b，开始执行循环体的剩余逻辑。

Entry next = e.next;

int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

e.next = newTable[i];

newTable[i] = e;

e = next;

执行之后的引用关系如下图

执行后，变量e指向节点b，因为e不是null，则继续执行循环体，执行后的引用关系

变量e又重新指回节点a，只能继续执行循环体，这里仔细分析下： 1、执行完 Entrynext=e.next;，目前节点a没有next，所以变量next指向null； 2、 e.next=newTable[i]; 其中 newTable[i] 指向节点b，那就是把a的next指向了节点b，这样a和b就相互引用了，形成了一个环； 3、 newTable[i]=e 把节点a放到了数组i位置； 4、 e=next; 把变量e赋值为null，因为第一步中变量next就是指向null；

所以最终的引用关系是这样的：

节点a和b互相引用，形成了一个环，当在数组该位置get寻找对应的key时，就发生了死循环。

另外，如果线程2把newTable设置成到内部的table，节点c的数据就丢了，看来还有数据遗失的问题。

总之，千万不要在多线程写时使用HashMap，单写多读是没有问题的。

 

ConcurrentHashMap

先看这么一段代码：

        Map map =new ConcurrentHashMap <>();

        map.computeIfAbsent("a",key -> {

            map.put("a","v2");

            return"v1";

        });

这段代码执行以后"a"对应的value到底是多少呢？

答案是执行这行代码的线程cpu占用会到100%，而且程序不退出。查看线程堆栈出现这样的情况:

"main" #1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007f804f002000 nid=0x1703 runnable [0x0000700000218000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

at java.util.concurrent.ConcurrentHashMap.putVal(ConcurrentHashMap.java:1069)

at java.util.concurrent.ConcurrentHashMap.put(ConcurrentHashMap.java:1006)

at com.wangqun.HelloComputeIfAbsent.lambda$main$0(HelloComputeIfAbsent.java:14)

at com.wangqun.HelloComputeIfAbsent$$Lambda$1/796533847.apply(Unknown Source)

at java.util.concurrent.ConcurrentHashMap.computeIfAbsent(ConcurrentHashMap.java:1660)

- locked <0x000000076b448b10> (a java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$ReservationNode)

at com.wangqun.HelloComputeIfAbsent.main(HelloComputeIfAbsent.java:13)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)

at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)

at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:147)

可以看到put方法和computeIfAbsent方法同时卡在了一个ReservationNode对象上。查看ConcurrentHashMap的源码可以发现，这种情况在bucket没有初始化的时候会发生，简单来说computeIfAbsent会在bucket为null的时候初始化一个ReservationNode来占位，然后等待后面的计算结果出来，再替换当前的占位对象，而putVal会synchorized这个对象，并根据其hash值的正负来进行更新，遗憾的时ReservationNode的hash是-3，在putVal中没有处理过这种情况，然后就一直for循环处理了。

这其实是一种编程bug，computeIfAbsent在使用的时候，计算value的过程中一定不能出现对map的修改操作，否则如果修改的key和computeIfAbsent的key分到同一个桶，而且那个bucket没有被使用过，就会悲剧。

如果非要在计算新值的过程中修改map，可以换一种方法来实现computeIfAbsent的功能：

V value = map.get(k);

if (value == null) {

    V newValue = computeValue(k);  // 这里对computeValue(k)的重复调用不敏感

    value = map.putIfAbsent(k, newValue);

   if (value == null) {

        return newValue;

   }

   return value;

}

对于HashMap.computeIfAbsent，这么调用则没有这种问题出现。

原文地址：

jdk1.7：原文地址

jdk1.8：原文地址​​​​​​​