HashMap在高并发下引起的死循环深入剖析（正解）

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：

1. 1 /**

2. 2 *

3. 3 * 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

4. 4 */

5. 5 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

6. 6 Entry e = table[bucketIndex];

7. 7 table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e);

8. 8 if (size++ >= threshold)

9. 9 resize(2 * table.length);

10. 10 }

11. 11

12. 12 /**

13. 13 * 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

14. 14 */

15. 15 void resize(int newCapacity) {

16. 16 Entry[] oldTable = table;

17. 17 int oldCapacity = oldTable.length;

18. 18 if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

19. 19 threshold = Integer.MAX_VALUE;

20. 20 return;

21. 21 }

22. 22

23. 23 Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

24. 24 transfer(newTable);

25. 25 table = newTable;

26. 26 threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

27. 27 }

（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：

1. 1 /**

2. 2 * Transfers all entries from current table to newTable.

3. 3 */

4. 4 void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {

5. 5 int newCapacity = newTable.length;

6. 6 for (Entry e : table) {

7. 7

8. 8 while(null != e) {

9. 9 Entry next = e.next; ---------------------(1)

10. 10 if (rehash) {

11. 11 e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);

12. 12 }

13. 13 int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

14. 14 e.next = newTable[i];

15. 15 newTable[i] = e;

16. 16 e = next;

17. 17 } // while

18. 18

19. 19 }

20. 20 }

（3）假设：

1. 1 Map map = new HashMap(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）

2. 2 //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

1. 1 e = 3

2. 2 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！