死循环会导致什么问题 java

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mob64ca140f67e3 2024-09-27 16:26:38

文章标签 死循环会导致什么问题 java 哈希算法散列表 java ci 文章分类 Java 后端开发

HashMap的死循环问题是在 jdk1.7 （及之前）的时候产生的。
当时版本的 HashMap 使用链表 + 头插法来解决hash冲突，但在多线程并发的环境下会产生 node间死循环。

Rehash

首先我们要对 hashmap 的扩容机制有一些了解，关于详细的扩容机制之后再补充。现在我们只需要关注当 put 元素进map时，size大于map的阈值的情况：

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）
    for (Entry<K,V> 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++;
    // 上面可以忽略
    //该key不存在，需要增加一个结点
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)
{
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
    //查看当前的size是否超过了我们设定的阈值threshold，如果超过，需要resize
    if (size++ >= threshold)
        resize(2 * table.length);
}

void resize(int newCapacity)
{
    Entry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    ......
    //创建一个新的Hash Table
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
    //将Old Hash Table上的数据迁移到New Hash Table上
    transfer(newTable);
    table = newTable;
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}

当map的size大于阈值的时候，我们需要对 hashmap 进行扩容，即我们需要建立一个新的map，并将原本map中的所有元素都迁移到新map中，由于新的map是比之前大的，所以我们也需要对之前的每个元素进行重新的hash计算，也就是rehash（大小不同肯定要重新计算）:

void transfer(Entry[] newTable)
{
    Entry[] src = table;
    int newCapacity = newTable.length;
    //下面这段代码的意思是：
    //  从OldTable里摘一个元素出来，然后放到NewTable中
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {
        Entry<K,V> e = src[j];
        if (e != null) {
            src[j] = null;
            do {
                // 将原本的元素使用头插法插到新表中对应位置的链表
                Entry<K,V> next = e.next;
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            } while (e != null);
        }
    }
}

比如我们将原本的表扩容成 4 ：

死循环会导致什么问题 java_哈希算法

多线程并发下的 rehash

同上一个例子，但是现在有两个线程都要对下面的原表扩容成 4 的新表：

死循环会导致什么问题 java_ci_02

（将resize的关键代码放在这）

void transfer(Entry[] newTable)
{
    Entry[] src = table;
    int newCapacity = newTable.length;
    //下面这段代码的意思是：
    //  从OldTable里摘一个元素出来，然后放到NewTable中
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {
        Entry<K,V> e = src[j];
        if (e != null) {
            src[j] = null;
            do {
                // 将原本的元素使用头插法插到新表中对应位置的链表
                Entry<K,V> next = e.next;
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            } while (e != null);
        }
    }
}

首先，线程一先执行到了 13 行，这时被线程2抢占了cpu（hashmap是线程不安全的），也就是执行权到了线程2了（其实这时线程1还没做啥实际性工作），线程2咔咔就执行完了，就已经得到了一个新表了：

死循环会导致什么问题 java_哈希算法_03