jdk1.7 HashMap中的致命错误：循环链表

jdk1.7 HashMap中的"致命错误"：循环链表

jdk1.7 HashMap结构图

jdk1.7是数组+链表的结构

jdk1.7版本中主要存在两个问题

1. 头插法会造成循环链表的情况

2. 链表过长，会导致查询效率下降

jdk1.8版本针对jdk1.8进行优化

1. 使用尾插法，消除出现循环链表的情况
2. 链表过长后，转化为红黑树，提高查询效率

具体可以参考我的另一篇博客你真的懂大厂面试题：HashMap吗？

循环链表的产生

多线程同时put时，如果同时调用了resize操作，可能会导致循环链表产生，进而使得后面get的时候，会死循环。下面详细阐述循环链表如何形成的。

resize函数

数组扩容函数,主要的功能就是创建扩容后的新数组，并且将调用transfer函数将旧数组中的元素迁移到新的数组

void resize(int newCapacity)
{
     
    Entry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    ......
    //创建一个新的Hash Table
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
    //将Old Hash Table上的数据迁移到New Hash Table上
    transfer(newTable);
    table = newTable;
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}

transfer函数

transfer逻辑其实也简单，遍历旧数组，将旧数组元素通过头插法的方式，迁移到新数组的对应位置问题出就出在头插法。

void transfer(Entry[] newTable)
{
     
    //src旧数组
    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);//由于是链表，所以有个循环过程
        }
    }
}

static int indexFor(int h, int length){
     
    return h&(length-1);
}

下面举个实际例子

//下面详细解释需要用到这部分代码，所以先标号，将一下代码分为五个步骤
do {
     
	1、Entry<K,V> next = e.next; 
	2、int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
	3、e.next = newTab[i];
	4、newTable[i] = e;
	5、e= next;
} while(e != null)

• 开始$HashMap$容量设为2，加载阈值为$2\ast 0.75=1$

  

• 线程$T_2$和线程$T_1$同时插入元素，由于阈值为1，所以都需要调用resize函数，进行扩容操作

  

• 线程$T_1$先阻塞于代码Entry next = e.next;，之后线程$T_2$执行完扩容操作

  

• 之后线程$T_1$被唤醒，继续执行，完成一次循环后

  开始$e\to 3$, $next\to 7$, 执行下面代码后，$e\to 7$, $next\to 3$

  2、int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  3、e.next = newTab[i];
  4、newTable[i] = e;
  5、e= next;
  1、Entry<K,V> next = e.next; 
  

  

• 线程 $T_1$执行第二次循环后

  开始$e\to 7$, $next\to 3$, 执行以下代码后， $e\rightarrow3 $, $next\to null$

  2、int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  3、e.next = newTab[i];
  4、newTable[i] = e;
  5、e= next;
  1、Entry<K,V> next = e.next; 
  

  

• 线程T1执行第三次循环后，形成死循环

  开始$e\to 3$, $next\to null$, 执行以下代码后， $e\to null$

  2、int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  3、e.next = newTab[i];
  4、newTable[i] = e;
  5、e= next;
  1、Entry<K,V> next = e.next; 
  

  

假如你执行get(11), 11%4=3, 陷入死循环

参考文献

JDK1.7 HashMap 导致循环链表