并发源码|Hashmap死循环问题与ConcurrentHashmap • 专注于Java、Golang、软件架构、项目管理

jdk7hashmap死循环问题#

在多线程并发环境下。不应该用此容器，而应使用线程安全的容器如ConcurrentHashmap

其死循环主要是扩容的时候resize方法内调用的transfer方法导致。

e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;

java

如果两个线程正在处理同一个节点e，那么第一个线程正常执行，但是第二个线程设置e.next=e，因为第一个线程已经将newTable[i]设置为e。节点e现在指向它自己，当调用get（Object）时，它将进入一个无限循环。无限循环则会导致cpu100%，另外因为节点形成了环形，后面的元素无法访问到导致数据丢失

而java8中，resize的时候保持了节点的顺序。但同样会有数据丢失的问题

void transfer(Entry[] newTable) {
    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);
        }
    }
}

java

jdk7与jdk8关于Hashmap的主要区别

1、jdk7中数据结构为：数组+链表 jdk8中数据结构为：数组+链表/红黑树当链表数量大于8时，链表转化为红黑树

2、hash值的计算：jdk8采用高低16位异或来进行hashcode计算，可以尽量减少hash碰撞

3、链表的插入：jdk7采用头插法，扩容后元素位置相反。jdk8中采用尾插法，扩容后元素位置一致

ConcurrentHashmap#

put源码中，Unsafe，CAS的操作，都是线程安全的，保证了只有一个线程可以在这里成功的将一个key-value对方在数组的一个地方里。如果多个线程并发来执行put的操作，都走到这里，可能就会有其他的线程，CAS往数组里赋值操作就会失败，如果CAS成功了，此时就直接break掉，put操作就成功了

/**
 * Maps the specified key to the specified value in this table.
 * Neither the key nor the value can be null.
 *
 * <p>The value can be retrieved by calling the {@code get} method
 * with a key that is equal to the original key.
 *
 * @param key key with which the specified value is to be associated
 * @param value value to be associated with the specified key
 * @return the previous value associated with {@code key}, or
 *         {@code null} if there was no mapping for {@code key}
 * @throws NullPointerException if the specified key or value is null
 */
public V put(K key, V value) {
    return putVal(key, value, false);
}

/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    int hash = spread(key.hashCode());
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        else {
            V oldVal = null;
            //此处有hash冲突，只对有hash冲突的节点进行加锁
            //体现了分段加锁的思想，jdk7中使用segment锁冲突会更多，jdk8锁粒度更细
            synchronized (f) {
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    if (fh >= 0) {
                        binCount = 1;
                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                            K ek;
                            if (e.hash == hash &&
                                ((ek = e.key) == key ||
                                 (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                oldVal = e.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    e.val = value;
                                break;
                            }
                            Node<K,V> pred = e;
                            if ((e = e.next) == null) {
                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                          value, null);
                                break;
                            }
                        }
                    }
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        Node<K,V> p;
                        binCount = 2;
                        if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                       value)) != null) {
                            oldVal = p.val;
                            if (!onlyIfAbsent)
                                p.val = value;
                        }
                    }
                }
            }
            if (binCount != 0) {
                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                    treeifyBin(tab, i);
                if (oldVal != null)
                    return oldVal;
                break;
            }
        }
    }
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}

java

get类似，使用Unsafe保证线程安全。Node的val是volatile的，保持了多线程可见性

扩容，扩容时使用

对于get、size、遍历这些操作，都是弱一致性的