JDK1.8后HashMap多线程下扩容死循环解决

HashMap的底层数据原理

Hash Map采用的是散列表来记录数据，可以把散列表想象成table[]数组，每个下标下标保存一个链表的head，用链表解决hash值冲突的问题，每次添加调用put(key , value),先得到key的hash值然后用hash & (table的长度）来得到这个Node应该存放的位置index，为什么不同hash % (table的长度），这里就不详细说明了，得到index后就会查看这个table[index]存不存在数据，如果不存在直接把table[index]指向Node,如果存在就会有哈希冲突，就会遍历这个table[index]指向的链表，如果已经存在这个key值就会更新该Node中的value值，如果不存在就添加到table[index]指向链表的尾节点。源代码如下：

put(K key, V value)源代码：

public V put(K key, V value) {
	 	//hash(key)返回的是key的hash值
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
 }

直接调用putVal，putVal的源代码

putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent，boolean evict）源代码
	final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; 
        Node<K,V> p; 
        int n, i;
        //如果table为null，返回新的table，相当于初始化table
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
         // (n - 1) & hash算出该node节点插入的位置，如果该链表为空，直接指向该node   
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
        //如果如果该链表不为空
            Node<K,V> e; K k;
            //如果链表的第一个节点的key值与要插入的node的key值相等，直接替换掉就行
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
             //如果链表已经变成树，jdk1.8后，链表超过8会转变成红黑树，红黑树大小小于6会转回链表
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
            //如果是链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            //如果已经存在key值，替换掉原来的value
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                    //把该新插入的节点移到最后
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
        //扩容就在这个resize()里面，size大于threshold就要扩容
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

resize()的源代码

>final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        //更新新table的容器大小，
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
            //原来的table指向新的table
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
        //把oldtab的节点移到newtab上
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                    //只有一个节点，不用遍历
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                    //如果是红黑树结构，转向split
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                    //如果是链表
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;//记录在newtab下位置也是j的节点
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;///记录在newtab下位置是j + oldtab的节点
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            //如果该节点的(e.hash & oldCap) == 0，说明(e.hash & newCap - 1) == j
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                            //否则就是(e.hash & newCap - 1) =j + oldtab
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

扩容解决死循环

jdk1.8版本一千发生死循环主要是在把oldtab的节点放到newtable时，多线程发生指向错误的问题，jdk1.8后对此进行了改进。具体细节如下：
1，假如oldtab的大小为2，里面有7，3两个节点，因为2 > 2 * 0.75,现在要扩容到大小为4的newtable，然后把节点从oldtable移到newtable，假设这里有两个线程，每个线程里面都有e，next分别记录当前节点和下一个节点，现在两个线程一起扩容会发生一下情况
首先， 线程（thread1)第一次进入循环，把e1，nex1t分别指向7，3
而此时线程2得到cpu，从的并把扩容的步骤全部做好了，因为jdk1.8后是直接把节点放到newtable[j]尾节点，而jdk1.8前是直接放到头节点，避免了死循环
jdk1.8后升级的
jdk1.8前的
jdk1.8以前发生死循环是这样的，因为thread1的e1节点指向了3节点，next1节点指向7节点。而此时3和7节点在thread2的扩容情况下已经改变了节点的顺序。如果thread1继续扩容就会发生这样的情况：
1，newtable[3]=e1，然后发现next1不为空（此时e1=7，next1=3，newt able[3]=7，3指向7，7指向null）
2，e1=next1（节点3），next1=next1.next(节点7) （e1=3，next1=7，newt able[3]=7，3指向7，7指向null）
3，然后e1.next=newtable[3] ,newtable[3]=e1（e1=3，next1=7，newt able[3]=3，3指向7，7指向null）
4, e1=next1（节点7），next1 = e1.next （e1=7，next1=null，newt able[3]=3，3指向7，7指向null）
5，e1.next = newtable[3] , newtable = e1, e1 = next1 （e1=null，next1=null，newt able[3]=7，3指向7，7指向3）
就会照成死循环。
jdk1.8之前和之后不同之处就是jdk1.8后是直接把节点放到newtable[j]尾节点，而jdk1.8前是直接放到头节点。虽然解决了死循环，但hashMap在多线程使用下还是会有很多问题，在多线程下最好还是使用ConcurrentHashMap比较好。
（以上纯属个人见解，有错误的欢迎提出）