HashMap死锁分析

Posted 2020-10-22 chanjuan

一、HashMap底层实现

简单的可以从以下两个纬度去理解HashMap的底层实现原理。

• 数组：充当索引
• 链表：处理碰撞

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HashMap用一个指针数组table，离散化key的作用，当加入一个 key 的时候，通过Hash算法，计算出 key所在的数组下标 i，如果table[i]位置的对象元素为null的时候，则直接将<key, value>加入即可；但是，如果table[i]位置已经被占用的话，则会发生冲突碰撞；此时，会在 table[i]上形成一个链表。

如果table太小，就会发生频繁碰撞；此时，查询时间复杂度由O(1)变为O(n). 
因此，Hash 表的尺寸和容量非常重要。每次当有新的数据要插入Hash 表时，都会检查容量有没有超过 thredshold，如果超过，需要扩容 Hash 表，这需要改变重新计算hash分桶的位置—— rehash，这种操作是比较耗时的。

所以，在创建HashMap实例的时候需要预先估计一下需要处理的数据量的大小，提前将table的大小和装载因子load factor设置好，减少Hash碰撞的概率，同时也可以减少扩容hash表的次数，达到节约时间的目的。

二、源码阅读

当每次添加新元素都是在链表头部添加元素，那么，问题来了——为什么会造成死锁呢？按理说每次在链表头部添加元素的话，不可能出现死锁现象的。

问题就出在rehash过程，当将旧table元素转移到新的newTable的时候，我们一块来看看transfer()函数的源码，分析一下原因。

transfer()源码如下：

    /**
     * Transfers all entries from current table to newTable.
     */
    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        //Step1 : 首先便利索引数组中的元素，Entry<K,V> e 存储了链表的入口元素
        for (Entry<K,V> e : table) {
            //Step2: 对链表上的每一个元素进行遍历，从Hash表的头部第一个元素开始
            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;
            }
        }
    }

总结：

1. 首先便利索引数组中的元素，获取到链表的入口节点
2. 对链表上的每一个节点遍历：先将 e.next 指向新 Hash 表的第一个元素（如果是第一次就是 null)，这时候新 Hash 的第一个元素是 e，但是 Hash 指向的却是 e 没转移时候的第一个，所以需要将 Hash 表的第一个元素指向 e.
3. while循环遍历链表节点，直到全部转移到新的newTable
4. for循环遍历table，可以理解为链表的入口头节点，直到所有索引数组全部转移到新的newTable

可以看到转移过程是逆序的，转移前链表顺序是1->2->3，逆序转移后新的t顺序变成 3->2->1。现在就应该才得八九不离十了，是不是有可能在转移的过程中 出现1>2>3>1这种情况，形成一个头尾相连的链表。