HashMap 的基本结构与头插法原理
数据结构
HashMap 基于 “数组 + 链表”(JDK 1.8 前)或 “数组 + 链表 + 红黑树”(JDK 1.8 及以后)实现。
头插法:在链表头部插入新节点,操作步骤为:
newNode.next = head;
head = newNode;
头插法的性能特点
优点:插入效率高(无需遍历链表)。
缺点:多线程环境下可能引发链表成环。
举例子说明
假如说,现在存在T1,T2两个线程,它们同时对一个HashMap 进行扩容,假设这个HashMap叫map
大致的扩容过程:
- 新建一个数组,长度为旧数组的2倍
- 旧数组的元素通过rehash放到新数组
目前有旧数组如下:
其中一个桶有A,B,C三个节点
然后T1和T2同时进行扩容,它们在循环里面都拿到了头节点A,此时T2失去了CPU时间片,暂停执行,T1执行,把A,B以头插法放到新数组,遍历到C
由于T2和T1不会互相交流信息,T2也不知道A已经被移动了。所以轮到T2执行的时候,它依然把A进行头插法。
结果就导致下图场景:
然后,T2由于拿到的是null,所以结束了,最终的结果如图:
新数组产生了一个环形链表。
JDK1.8的优化:尾插法
尾插法替代头插法: JDK 1.8 及以后在扩容时对链表采用尾插法,避免了头插法的顺序反转问题,也就不容易导致环形链表的产生
总结:头插法死链的本质
根本原因:多线程环境下,头插法的 “先修改 next 指针,再更新头节点” 操作缺乏原子性,导致线程间数据不一致。
虽然JDK1.8 它还是线程不安全的,但是它已经优化成了规避死链的产生,减少程序上的风险