【笔记】HashMap的头插死循环问题

HashMap头插死循环是指在JDK1.7中,多线程环境下,HashMap进行扩容时由于多个线程一起执行扩容,可能会导致某一结点被错误插入头部并形成一个循环链表
发生死循环的源码如下:

// hashmap由数组+链表构成
void transfer(Entry[] newTable) {
    Entry[] src = table;
    int newCapacity = newTable.length;
    //  遍历老的数组元素,移动到新数组里
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {
        Entry<K,V> e = src[j];  // 老数组元素,一个链表
        if (e != null) {
            src[j] = null;  // 删除旧链表
            do {
                // 重点看这里的几行代码,采用的是头插法
                Entry<K,V> next = e.next;
                // 找到新链表对应数组下标
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);  
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            } while (e != null);
        }
    }
} 

HashMap由数组+链表构成,假设容量为2,扩容因子=0.75:
在这里插入图片描述
现在有两个线程T1和T2还要put元素5和7,刚好hash冲突,都放在了下标1的位置,在线程T1和T2把要put的元素都被放进链表后(通过链表解决哈希冲突),它们发现超过了扩容因子,所以两个线程开始执行扩容:
此时T1、T2都指着同一个位置,都是e指针指着7,next指针指着5,注意!这里是不带头结点的链表,所以每个结点都存数据,e就是head,旧链表:
在这里插入图片描述
因为内存不够,它们都意识到要对hashmap进行扩容,扩容到4(0~3),新链表:
在这里插入图片描述
假设T1得到时间片先完成了扩容,然后通过新的hash函数变到了新位置(这里刚好还是1),然后用不带头结点的头插法把原来位置的元素挪过来,因为头插法所以顺序变反了(735变成357),但T2还是e指针指着7,next指针指着5(下图是T2的e)
在这里插入图片描述
在轮到T2扩容的时候,e.next=newTable[i], newTable[i] = e; e = next; 就形成了一个循环链表。
在这里插入图片描述
虽然JDK1.8改成尾插法了,不会死循环,但是因为put和get都没加同步锁,仍是线程不安全的

### HashMap 头插法导致死循环的原因 在 JDK 1.7 中,`HashMap` 底层采用数组加链表的数据结构来存储键值对。当发生哈希冲突时,新加入的节点会以头插法的形式入到已有的链表部[^4]。 #### 死循环产生的原因 假设在一个多线程环境中两个线程几乎同时触发了 `HashMap` 的扩容操作: - 当第一个线程正在进行扩容迁移过程中被调度器暂停; - 第二个线程也开始执行扩容并完成部分迁移工作; - 这时候如果第一个线程恢复运行,则它将继续按照自己保存的状态继续迁移剩余元素; 由于两次并发的操作都试图修改同一个位置上的单向链表,并且都是基于各自看到的那个时刻之前的快照来进行调整,这就可能导致某些节点形成环形引用关系,即 A->B 和 B->A 同时存在的情况,从而造成遍历时陷入无限循环之中[^2]。 ```java // 模拟JDK1.7中HashMap扩容过程中的错误场景 public class UnsafeResize { static Node<K,V>[] table; public void resize() { int oldCapacity = (table.length); Entry[] oldTable = table; int newCapacity = oldCapacity << 1; Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; for (int i = 0; i < oldCapacity ; i++) { for (Entry e = oldTable[i]; e != null;) { Entry next = e.next; // 计算新的索引位置... int newIndex = indexFor(e.hash, newCapacity); // 使用头插法将当前entry放到新的bucket里 e.next = newTable[newIndex]; newTable[newIndex] = e; // 移动到下一个entry e = next; } } table = newTable; } } ``` 上述代码片段展示了如何在扩容期间使用头插法更新桶内的链接列表。然而,在高竞争环境下这种做法容易引发竞态条件,进而破坏原有链表结构完整性。 ### 解决方案 为了防止此类问题的发生,可以采取以下措施之一: - **升级至更高版本**:自 JDK 1.8 开始,官方已经修复了此缺陷。新版 `HashMap` 不仅引入红黑树优化长链路查找效率,而且改变了处理碰撞的方式——由原来的单纯链表改为尾部追加模式,有效规避了因不当入顺序而引起的异常状况。 - **同步控制访问**:虽然简单粗暴地给整个 map 加锁确实能解决问题,但这显然不是最优解因为这会影响到整体性能表现。更推荐的做法是在具体业务逻辑层面合理运用细粒度锁定机制或者选用其他支持并发读写的集合类如 `ConcurrentHashMap` 来替代普通 `HashMap` 实现相同功能需求[^3]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值