Java的HashMap是非線程安全的。多線程下應(yīng)該用ConcurrentHashMap。

多線程下[HashMap]的問題（這里主要說死循環(huán)問題）：

多線程put操作后，get操作導(dǎo)致死循環(huán)。

多線程put非NULL元素后，get操作得到NULL值。

多線程put操作，導(dǎo)致元素丟失。

1、為何出現(xiàn)死循環(huán)？（在多線程下使用非線程安全的HashMap，單線程根本不會出現(xiàn)）

HashMap是采用鏈表解決Hash沖突，因為是鏈表結(jié)構(gòu)，那么就很容易形成閉合的鏈路，這樣在循環(huán)的時候只要有線程對這個HashMap進(jìn)行g(shù)et操作就會產(chǎn)生死循環(huán)。

在單線程情況下，只有一個線程對HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作，是不可能產(chǎn)生閉合的回路的。

那就只有在多線程并發(fā)的情況下才會出現(xiàn)這種情況，那就是在put操作的時候，如果size>initialCapacity*loadFactor，那么這時候HashMap就會進(jìn)行rehash操作，隨之HashMap的結(jié)構(gòu)就會發(fā)生翻天覆地的變化。很有可能就是在兩個線程在這個時候同時觸發(fā)了rehash操作，產(chǎn)生了閉合的回路。

2、如何產(chǎn)生的：

存儲數(shù)據(jù)put()：

?public?V?put(K?key,?V?value)
?{
??......
??//算Hash值
??int?hash?=?hash(key.hashCode());
??int?i?=?indexFor(hash,?table.length);
??//如果該key已被插入，則替換掉舊的value?（鏈接操作）
??for?(Entry?e?=?table[i];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{
???Object?k;
???if?(e.hash?==?hash?&&?((k?=?e.key)?==?key?||?key.equals(k)))?{
????V?oldValue?=?e.value;
????e.value?=?value;
????e.recordAccess(this);
????return?oldValue;
???}
??}
??modCount++;
??//該key不存在，需要增加一個結(jié)點
??addEntry(hash,?key,?value,?i);
??return?null;
?}

當(dāng)我們往HashMap中put元素的時候，先根據(jù)key的hash值得到這個元素在數(shù)組中的位置（即下標(biāo)），然后就可以把這個元素放到對應(yīng)的位置中了。

如果這個元素所在的位置上已經(jīng)存放有其他元素了，那么在同一個位子上的元素將以鏈表的形式存放，新加入的元素放在鏈頭，而先前加入的放在鏈尾。

檢查容量是否超標(biāo)addEntry：

?void?addEntry(int?hash,?K?key,?V?value,?int?bucketIndex)
?{
??Entry?e?=?table[bucketIndex];
??table[bucketIndex]?=?new?Entry(hash,?key,?value,?e);
??//查看當(dāng)前的size是否超過了我們設(shè)定的閾值threshold，如果超過，需要resize
??if?(size++?>=?threshold)
???resize(2?*?table.length);
?}

如果現(xiàn)在size已經(jīng)超過了threshold，那么就要進(jìn)行resize操作,新建一個更大尺寸的hash表，然后把數(shù)據(jù)從老的Hash表中遷移到新的Hash表中。

調(diào)整Hash表大小resize：

?void?resize(int?newCapacity)
?{
??Entry[]?oldTable?=?table;
??int?oldCapacity?=?oldTable.length;
??......
??//創(chuàng)建一個新的Hash?Table
??Entry[]?newTable?=?new?Entry[newCapacity];
??//將Old?Hash?Table上的數(shù)據(jù)遷移到New?Hash?Table上
??transfer(newTable);
??table?=?newTable;
??threshold?=?(int)(newCapacity?*?loadFactor);
?}

當(dāng)table[]數(shù)組容量較小，容易產(chǎn)生哈希碰撞，所以，Hash表的尺寸和容量非常的重要。

一般來說，Hash表這個容器當(dāng)有數(shù)據(jù)要插入時，都會檢查容量有沒有超過設(shè)定的thredhold，如果超過，需要增大Hash表的尺寸，這個過程稱為resize。

多個線程同時往HashMap添加新元素時，多次resize會有一定概率出現(xiàn)死循環(huán)，因為每次resize需要把舊的數(shù)據(jù)映射到新的哈希表，這一部分代碼在HashMap#transfer()?方法，如下：

?void?transfer(Entry[]?newTable)
?{
??Entry[]?src?=?table;
??int?newCapacity?=?newTable.length;
??//下面這段代碼的意思是：
??//??從OldTable里摘一個元素出來，然后放到NewTable中
??for?(int?j?=?0;?j??e?=?src[j];
???if?(e?!=?null)?{
????src[j]?=?null;
????do?{
?????Entry?next?=?e.next;//取出第一個元素
?????int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
?????e.next?=?newTable[i];
?????newTable[i]?=?e;
?????e?=?next;
????}?while?(e?!=?null);
???}
??}
?}

標(biāo)紅代碼是導(dǎo)致多線程使用hashmap出現(xiàn)CUP使用率驟增，出現(xiàn)死循環(huán)，從而多個線程阻塞的罪魁禍?zhǔn)?。另外推薦：Java進(jìn)階視頻資源

3、圖解HashMap死循環(huán)：

正常的ReHash的過程（單線程）：假設(shè)了我們的hash算法就是簡單的用key mod 一下表的大?。ㄒ簿褪菙?shù)組的長度）。

最上面的是old hash 表，其中的Hash表的size=2, 所以key = 3, 7, 5，在mod 2以后都沖突在table[1]這里了。接下來的三個步驟是Hash表 resize成4，然后所有的?重新rehash的過程。

并發(fā)下的Rehash（多線程）

1）假設(shè)我們有兩個線程。

?do?{
??Entry?next?=?e.next;?//?<--假設(shè)線程一執(zhí)行到這里就被調(diào)度掛起了，執(zhí)行其他操作
??int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);
??e.next?=?newTable[i];
??newTable[i]?=?e;
??e?=?next;
?}?while?(e?!=?null);

而我們的線程二執(zhí)行完成了。于是我們有下面的這個樣子：

注意，因為Thread1的 e 指向了key(3)，而next指向了key(7)，其在線程二rehash后，指向了線程二重組后的鏈表。我們可以看到鏈表的順序被反轉(zhuǎn)后。在這里線程一變成了操作經(jīng)過線程二操作后的HashMap。

2）線程一被調(diào)度回來執(zhí)行。

先是執(zhí)行?newTalbe[i] = e;

然后是e = next，導(dǎo)致了e指向了key(7)，

而下一次循環(huán)的next = e.next導(dǎo)致了next指向了key(3)。

3）一切安好。

線程一接著工作。把key(7)摘下來，放到newTable[i]的第一個，然后把e和next往下移。這個元素所在的位置上已經(jīng)存放有其他元素了，那么在同一個位子上的元素將以鏈表的形式存放，新加入的放在鏈頭，而先前加入的放在鏈尾。

4）環(huán)形鏈接出現(xiàn)。

e.next = newTable[i]?導(dǎo)致 ?key(3).next?指向了?key(7)。

注意：此時的key(7).next?已經(jīng)指向了key(3)， 環(huán)形鏈表就這樣出現(xiàn)了。

于是，當(dāng)我們的線程一調(diào)用到，HashTable.get(11)時，悲劇就出現(xiàn)了——Infinite Loop。

這里介紹了在多線程下為什么HashMap會出現(xiàn)死循環(huán)，不過在真實的生產(chǎn)環(huán)境下，不會使用線程不安全的HashMap的。

編輯：黃飛

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