Java集合---多线程环境下hashmap死循环

最新推荐文章于 2025-04-17 14:27:13 发布
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本文探讨了在多线程环境下，Java HashMap如何由于rehash操作可能导致死循环的问题。当多个线程同时进行put操作，尤其是resize时，可能会造成数据迁移的混乱，形成闭合链路。在resize过程中，transfer方法的执行是关键，可能导致CPU使用率上升和线程阻塞。解决方案包括使用线程安全的Map实现，如ConcurrentHashMap。

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为何出现死循环？

大家都知道，HashMap采用链表解决Hash冲突，具体的HashMap的分析可以参考一下Java集合---HashMap源码剖析 的分析。因为是链表结构，那么就很容易形成闭合的链路，这样在循环的时候只要有线程对这个HashMap进行get操作就会产生死循环。但是，我好奇的是，这种闭合的链路是如何形成的呢。在单线程情况下，只有一个线程对HashMap的数据结构进行操作，是不可能产生闭合的回路的。那就只有在多线程并发的情况下才会出现这种情况，那就是在put操作的时候，如果size>initialCapacity*loadFactor，那么这时候HashMap就会进行rehash操作，随之HashMap的结构就会发生翻天覆地的变化。很有可能就是在两个线程在这个时候同时触发了rehash操作，产生了闭合的回路。

下面我们从源码中一步一步地分析这种回路是如何产生的。先看一下put操作：

 

 

存储数据put

public V put(K key, V value)

{

    ......

    //算Hash值

    int hash = hash(key.hashCode());

    int i = indexFor(hash, table.length);

    //如果该key已被插入，则替换掉旧的value （链接操作）<

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多线程下HashMap的死循环
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PS：不得不说Java编程思想这本书是真心强大… 学习内容: 1.HashMap<K,V>在多线程的情况下出现的死循环现象 当初学Java的时候只是知道HashMap<K,V>在并发的情况下使用的话,会出现线程安全问题,但是一直都没有进行深入的研究,也是最近实验室的徒弟在问起这个问题的原因之后,才开始进行了一个深入的研究. 那么这一章也就仅仅针对这个问题来说一下,至于如何使用HashMap这个东西,也就不进行介绍了.在面对这个问题之前,我们先看一下HashMap<K,V&.
JAVA面试基础篇章-hashMap
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在多线程环境下，多个线程同时操作HashMap可能会导致数据不一致的问题，例如在扩容过程中可能会形成链表环状结构，造成死循环，这使得在并发环境下使用HashMap成为了一个有风险的选择。面试时，面试官可能会问到这...
2025年最新1-7中HashMap死循环分析.docx
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在Java中，HashMap是广泛使用的数据结构之一，它在多线程环境下可能会引发死循环问题，尤其是在进行扩容操作时。为了解决这个问题，我们必须了解其内部原理以及死循环是如何在并发执行时产生的。 首先，HashMap的...
【Java 硬核知识：集合框架深度解剖与性能陷阱】HashMap 夺命连环问：死循环、哈希碰撞与红黑树阈值
专注于人工智能、软件开发、工控自动化、工厂数字化及智能化等领域，希望和大家共同进步！
04-17 950
摘要：本文深入剖析 Java 集合框架中的 HashMap，聚焦于 HashMap 常见的几个关键问题，包括 Java 1.7 头插法导致的死循环复现、扰动函数的优化与负载因子的计算，以及 ConcurrentHashMap 从分段锁升级为 CAS + sync 的演进过程。通过详细的原理阐述、实操流程和完整代码示例，帮助读者全面理解 HashMap 的底层机制和性能陷阱，为在实际开发中正确使用 HashMap 提供坚实的理论和实践基础。
Java HashMap的死循环
lfy9608110935的专栏
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Hash表数据结构 我需要简单地说一下HashMap这个经典的数据结构。 HashMap通常会用一个指针数组（假设为table[]）来做分散所有的key，当一个key被加入时，会通过Hash算法通过key算出这个数组的下标i，然后就把这个插到table[i]中，如果有两个不同的key被算在了同一个i，那么就叫冲突，又叫碰撞，这样会在table[i]上形成一个链表。 我们知道，如果
HashMap在多线程下访问下导致死循环问题
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08-16 1104
本文部分内容摘自http://www.cnblogs.com/RGogoing/p/5285361.html HashMap的扩容方法resize方法的关键问题是transfer函数的调用过程..我们来看一下transfer的源码.. void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { int newCapacity = new...
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hashMap在多线程环境下，调用put方法出现的死循环是由于扩容时候resize方法导致的链表出现循环。 void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_...
Java面试之HashMap多线程操作导致死循环问题
积硅步以致千里
03-13 713
在多线程下，进行 put 操作会导致 HashMap 死循环，原因在于HashMap 的扩容 resize()方法。由于扩容是新建一个数组，复制原数据到数组。由于数组下标挂有链表，所以需要复制链表，但是多线程操作有可能导致环形链表。复制链表过程如下: 线程一：读取到当前的 HashMap 情况，在准备扩容时，线程二介入 线程二：读取 HashMap，进行扩容 线程一：继续执行 这个过程为，先将 A...
HashMap多线程死循环问题
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HashMap多线程死循环问题 HashMap不是线程安全的，在被多线程共享操作时，会有问题，具体什么问题呢，一直没有个清晰的理解，今天写了个测试程序调了一下，才明白其中道理。 主要是多线程同时put时，如果同时触发了rehash操作，会导致HashMap中的链表中出现循环节点，进而使得后面get的时候，会死循环。【关于什么是rehash，读者可以自行去google了】 原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_25026989/article/details/89527782 ...
[转]HashMap多线程死循环问题
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正如上篇文中所说，HashMap不是线程安全的，在被多线程共享操作时，会有问题，具体什么问题呢，一直没有个清晰的理解，今天写了个测试程序调了一下，才明白其中道理。 主要是多线程同时put时，如果同时触发了rehash操作，会导致HashMap中的链表中出现循环节点，进而使得后面get的时候，会死循环。【关于什么是rehash，读者可以自行去google了】 本文主要参考了：http://co...
Java HashMap多线程下为什么会死循环?
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10-16 1248
疫苗：Java HashMap的死循环，链接：http://coolshell.cn/articles/9606.html
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参考： 多线程情况下HashMap死循环的问题 面试官：HashMap是怎么实现的？ 面试官：HashMap死循环形成的原因是什么？ HashMap多线程下发生死循环的原因
java hashMap 头插法 死循环
03-24
<think>好的，我现在需要解决Java中HashMap因头插法导致死循环的问题。首先，我得回忆一下HashMap的工作原理。在Java 8之前，HashMap在处理哈希冲突时使用的是链表，当多个键值对映射到同一个桶时，会以链表形式存储。当链表过长时，会进行扩容，也就是重新调整大小，这个过程叫做rehashing。 用户提到的问题是关于头插法导致死循环的情况。头插法意味着在插入新节点时，会将新节点放在链表的头部而不是尾部。在扩容时，旧链表中的元素会被重新计算哈希值，然后放入新的桶中。这个时候，如果多线程同时进行扩容操作，可能会导致链表形成环形结构，进而导致死循环。这种情况通常发生在多线程环境下，比如多个线程同时执行put操作并触发扩容。 我记得在Java 8中，HashMap的实现已经改为了尾插法，也就是在插入链表时，新节点被放在链表的末尾。这样可以避免在扩容时出现环形链表的情况，从而解决了多线程下的死循环问题。因此，一个直接的解决方案是升级到Java 8或更高版本，利用新的HashMap实现。 但是，如果用户因为某些原因必须使用旧版本的Java，比如Java 7或更早，这时候该怎么办呢？可能需要考虑其他的解决方案。比如，使用线程安全的ConcurrentHashMap来代替HashMap。ConcurrentHashMap内部使用了分段锁等机制来保证线程安全，避免了多线程操作时的竞争问题。 另外，用户可能需要意识到，即使使用了尾插法，HashMap本身也不是线程安全的。在多线程环境下，即使没有死循环的问题，仍然可能出现数据不一致或其他并发问题。因此，正确的做法是使用线程安全的集合类，如ConcurrentHashMap，或者通过外部同步机制来保证线程安全。 再查一下相关的资料，比如引用中的内容，虽然引用中的代码是关于Java的IO操作和异常处理的，但可能没有直接相关的信息。不过用户提供的引用可能是在其他上下文中提到的，需要确认是否有相关的解决方案。例如，引用[1]中的flush操作可能与资源管理有关，但和HashMap的问题关系不大。引用[3]提到了objc_setAssociatedObject，这是Objective-C的API，可能与当前问题无关。 因此，综合来看，主要的解决方案是升级到Java 8+，或者使用ConcurrentHashMap，或者确保在单线程环境下使用HashMap，避免多线程并发修改。同时，用户需要了解HashMap的线程不安全性，并在多线程环境下采取适当的同步措施。 最后，生成相关问题时要围绕HashMap的实现、多线程问题、解决方案等展开，帮助用户进一步理解相关知识点。</think>### Java HashMap头插法导致死循环的解决方案 在Java 8之前的版本中，`HashMap`在多线程扩容时可能因头插法导致链表成环，从而引发死循环问题。以下是具体原因和解决方案： #### **问题原因** 1. **头插法实现** Java 7及更早版本的`HashMap`在插入链表节点时，将新节点置于链表头部（例如`entry.next = table[bucketIndex];`）。扩容时，旧链表的节点会逆序迁移到新数组的桶中。 2. **多线程竞争** 若两个线程同时触发扩容（`resize()`），且旧链表的迁移顺序为`A -> B -> C`，线程1可能在迁移过程中被挂起，而线程2完成迁移后链表变为`C -> B -> A`。当线程1恢复执行时，可能因引用混乱形成环形链表（如`B.next = A`且`A.next = B`），导致后续操作陷入死循环[^1]。 #### **解决方案** 1. **升级到Java 8+** Java 8将链表插入方式改为尾插法，迁移时保持链表顺序不变，避免环形链表的产生。例如： ```java // Java 8 HashMap.resize() 代码片段（简化） Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); ``` 通过维护头尾指针，新链表顺序与旧链表一致[^2]。 2. **使用线程安全的容器** 在多线程场景中，优先使用`ConcurrentHashMap`。其内部通过分段锁（Java 7）或CAS+synchronized（Java 8+）保证线程安全，避免死循环问题： ```java Map<String, String> safeMap = new ConcurrentHashMap<>(); ``` 3. **避免多线程直接操作HashMap** 若必须使用旧版本Java，需通过同步机制控制并发访问： ```java Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>()); ``` #### **代码对比示例** - **Java 7的头插法（危险）** ```java void transfer(Entry[] newTable) { for (Entry<K,V> e : table) { while (e != null) { Entry<K,V> next = e.next; int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; // 头插法 newTable[i] = e; e = next; } } } ``` - **Java 8的尾插法（安全）** ```java final Node<K,V>[] resize() { // ... 维护loHead/loTail和hiHead/hiTail if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; // 直接挂载链表头 } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } ``` #### **总结** - **根本原因**：头插法 + 多线程竞争导致链表成环。 - **推荐方案**：升级至Java 8+，或使用`ConcurrentHashMap`。 ---
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