老生常谈，HashMap的死循环

Posted 2021-04-24 占小狼的博客

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了老生常谈，HashMap的死循环相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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问题

最近的几次面试中，我都问了是否了解HashMap在并发使用时可能发生死循环，导致cpu100%，结果让我很意外，都表示不知道有这样的问题，让我意外的是面试者的工作年限都不短。

如果是在单线程下使用HashMap，自然是没有问题的，如果后期由于代码优化，这段逻辑引入了多线程并发执行，在一个未知的时间点，会发现CPU占用100%，居高不下，通过查看堆栈，你会惊讶的发现，线程都Hang在hashMap的get()方法上，服务重启之后，问题消失，过段时间可能又复现了。

这是为什么？

原因分析

在了解来龙去脉之前，我们先看看HashMap的数据结构。

在内部，HashMap使用一个Entry数组保存key、value数据，当一对key、value被加入时，会通过一个hash算法得到数组的下标index，算法很简单，根据key的hash值，对数组的大小取模 hash & (length-1)，并把结果插入数组该位置，如果该位置上已经有元素了，就说明存在hash冲突，这样会在index位置生成链表。

如果存在hash冲突，最惨的情况，就是所有元素都定位到同一个位置，形成一个长长的链表，这样get一个值时，最坏情况需要遍历所有节点，性能变成了O(n)，所以元素的hash值算法和HashMap的初始化大小很重要。

当插入一个新的节点时，如果不存在相同的key，则会判断当前内部元素是否已经达到阈值（默认是数组大小的0.75），如果已经达到阈值，会对数组进行扩容，也会对链表中的元素进行rehash。

实现

HashMap的put方法实现：

1、判断key是否已经存在

 
   
   
 
  
    
    
  public V put(K key, V value) {
  
    
    
      if (key == null)
  
    
    
          return putForNullKey(value);
  
    
    
      int hash = hash(key);
  
    
    
      int i = indexFor(hash, table.length);
  
    
    
      // 如果key已经存在，则替换value，并返回旧值
  
    
    
      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++;
  
    
    
      // key不存在，则插入新的元素
  
    
    
      addEntry(hash, key, value, i);
  
    
    
      return null;
  
    
    
  }

2、检查容量是否达到阈值threshold

 
   
   
 
  
    
    
  void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
  
    
    
      if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
  
    
    
          resize(2 * table.length);
  
    
    
          hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
  
    
    
          bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
  
    
    
      }
  
    
    
  
  
    
    
      createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
  
    
    
  }

如果元素个数已经达到阈值，则扩容，并把原来的元素移动过去。

3、扩容实现

 
   
   
 
  
    
    
  void resize(int newCapacity) {
  
    
    
      Entry[] oldTable = table;
  
    
    
      int oldCapacity = oldTable.length;
  
    
    
      ...
  
    
    
  
  
    
    
      Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
  
    
    
      ...
  
    
    
      transfer(newTable, rehash);
  
    
    
      table = newTable;
  
    
    
      threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
  
    
    
  }

这里会新建一个更大的数组，并通过transfer方法，移动元素。

 
   
   
 
  
    
    
  void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
  
    
    
      int newCapacity = newTable.length;
  
    
    
      for (Entry<K,V> e : table) {
  
    
    
          while(null != e) {
  
    
    
              Entry<K,V> next = e.next;
  
    
    
              if (rehash) {
  
    
    
                  e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
  
    
    
              }
  
    
    
              int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  
    
    
              e.next = newTable[i];
  
    
    
              newTable[i] = e;
  
    
    
              e = next;
  
    
    
          }
  
    
    
      }
  
    
    
  }