不止JDK7的HashMap，JDK8的ConcurrentHashMap也会造成CPU 100%

Posted 2021-04-24 朱小厮的博客

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大家可能都听过JDK7中的HashMap在多线程环境下可能造成CPU 100%的现象，这个由于在扩容的时候put时产生了死链，由此会在get时造成了CPU 100%。这个问题在JDK8中的HashMap获得了解决。其实JDK7中的HashMap在多线程环境下不止只有CPU 100%这一共怪异现象，它还可能造成插入的数据丢失，有兴趣的读者可以自行了解下。

对于HashMap多线程的问题，我们通常会这么反问：HashMap设计上就不是多线程安全的，何必要去在多线程环境下用呢？的确如此，我们不会傻到显式的在多线程环境下调用，但是又可能在你所关注的视角范围外是多线程的，其隐式地让HashMap置于多线程环境下了，这个又难以一下子察觉到。再者，对于HashMap多线程的问题，我们很多时候推荐使用ConcurrentHashMap来代替HashMap应用于多线程的环境，很不巧的是ConcurrentHashMap也有可能会造成CPU 100%的异常现象。这个怪异现象存在于JDK8的ConcurrentHashMap中，在JDK9中已经得到修复，可以参见：https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8062841

什么情况下JDK8的ConcurrentHashMap会出现这个Bug呢？首先我们来运行一下这段代码：

Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.computeIfAbsent("AaAa",
        key -> map.
        computeIfAbsent("BBBB", key2 -> "value"));

你会惊奇的发现这个程序一直处于Running状态，我们通过top -Hp [pid]命令查看到其中一个线程的CPU使用率接近100%，参考下图：

可以看到pid为31417的东东，我们再通过jstack -l [pid]命令查看到对应的线程为：

注意将nid=0x7ab9的16进制转为10进制就是31417。可以看到问题是发生在了computeIfAbsent方法中，我们将示例中的程序换成下面这段程序也会同样出现CPU 100%的Bug：

map.computeIfAbsent("AaAa",
        (String key) -> {
            map.put("BBBB", "value");
            return "value";
        });

问题的关键在于递归使用了computeIfAbsent方法，笔者在stackoverflow上还搜索到了同类型的问题，下面的示例程序中调用fibonacci方法同样也会造成CPU 100%.

static Map<Integer, Integer> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Fibonacci result for 20 is" + fibonacci(20));
}

static int fibonacci(int i) {
    if (i == 0)
        return i;

    if (i == 1)
        return 1;

    return concurrentMap.computeIfAbsent(i, (key) -> {
        System.out.println("Value is " + key);
        return fibonacci(i - 2) + fibonacci(i - 1);
    });
}

至于为什么会发生这个BUG，答案就在ConcurrentHashMap中的computeIfAbsent方法中，自己去捞吧，嘿嘿。或者等我下一篇。怎么规避这个问题呢？只要不在递归中使用computeIfAbsent方法就好啦，或者降级用可爱的分段锁，或者升级JDK9~

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