HashMap死循环讲解（JDK1.8 之前）_jdk1.8之前并发操作hashmap时为什么会有死循环的问题?

上一章有写risize()代码，这一章我们从risize()开始进行讲解。

一、hash表迁移

新建一个更大尺寸的 hash 表，然后把数据从老的 Hash 表中迁移到新的 Hash 表中

resize#源码：

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);
}

resize#方法中引用了transfer#方法，transfer#方法源码：

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;//释放旧Entry数组的对象引用（for循环后，旧的Entry数组不再引用任何对象；方便垃圾回收
            do {
                Entry<K,V> next = e.next;
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);//！！重新计算每个元素在数组中的位置    
                e.next = newTable[i];//标记[1]  
                newTable[i] = e;//将元素放在数组上    
                e = next; //访问下一个Entry链上的元素
            } while (e != null);
        }
    }
}

该方法实现的机制就是将每个链表转化到新链表，并且链表中的位置发生反转，而这在多线程情况下是很容易造成链表回路，从而发生 get() 死循环。所以只要保证建新链时还是按照原来的顺序的话就不会产生循环（JDK 8 的改进）

二、正常的 ReHash 的过程

我们先来看下单线程情况下，正常的rehash过程

1、假设我们的hash算法是简单的key mod一下表的大小（即数组的长度）。
2、最上面是old hash表，其中HASH表的size=2，所以key=3,5,7在mod 2 以后都冲突在table[1]这个位置上了。
3、接下来HASH表扩容，resize=4，然后所有的<key,value>重新进行散列分布，过程如下：

三、并发下的 Rehash

（1）假设有两个线程

do {
    Entry<K,V> next = e.next; //  假设线程一执行到这里就被调度挂起了
    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
    e.next = newTable[i];
    newTable[i] = e;
    e = next;
} while (e != null);

注意： 这里非常重要

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

这三行代码解释：
将newTable[i]上的值赋给e元素的next属性（如果是第一次循环中，newTable[i]是null，即第一个元素的next节点赋值为null），e属性再赋值给newTable[i]，这样newTable[i]上的链表新node都会靠前，之前的元素相当于后移了。这样链表的顺序就倒过来了，就是我们说的前插法。

而线程二执行完成了。于是有下面的这个样子

注意，因为 Thread1 的 e 指向了 key(3)，而 next 指向了 key(7)，其在线程二 rehash 后，指向了线程二重组后的链表。可以看到链表的顺序被反转

（2）线程一被调度回来执行

• 先是执行 newTalbe[i] = e;
• 然后是 e = next，导致了 e 指向了 key(7)
• 而下一次循环的 next = e.next 导致了 next 指向了 key(3)

（3）线程一接着工作。把 key(7) 摘下来，放到 newTable[i] 的第一个，然后把 e 和 next 往下移 

4）环形链接出现
e.next = newTable[i] 导致 key(3).next 指向了 key(7)
此时的 key(7).next 已经指向了 key(3)， 环形链表就这样出现了

 

四、之前的疑问与解答

疑问：线程一被调度回来执行时，第一次执行e.next = newTable[i]时; 此时不应该是 e.next = 7吗？
如上图，此时newTable[i]3的位置上，不是已经有值了？我感觉，这段代码，会一直死循环下去；
答： 这个在上面解释三行代码的时候已经解释过了。
网上另有答案，与我写的是一个意思：newTable[]是在每个线程里new出来的，属于线程私有的；所以，第一次，里面并没有值（或者是随机的值）；

疑问：循环产生的原因：
答：我是这么认为的，之所以会产生这种死循环，①是每次扩容时，链表都发生了倒置，导致原先的next都存的是它们前一个元素。为发生环形链表埋下伏笔；②链表插入的方式，其采用的是头插入，每次插入新元素，都是放在最前面的； 不过也正式因为其采用头插入，所以才会发送了链表倒置；这是不是告诉我，假设我以后用到链表时，最好不要用头插入的方式，来新增元素。

五、JDK 8 的改进

JDK 8 中采用的是位桶 + 链表/红黑树的方式，当某个位桶的链表的长度超过 8 的时候，这个链表就将转换成红黑树

HashMap 不会因为多线程 put 导致死循环（JDK 8 用 head 和 tail 来保证链表的顺序和之前一样；JDK 7 rehash 会倒置链表元素），但是还会有数据丢失等弊端（并发本身的问题）。因此多线程情况下还是建议使用 ConcurrentHashMap

六、为什么线程不安全

HashMap 在并发时可能出现的问题主要是两方面：

• 如果多个线程同时使用 put 方法添加元素，而且假设正好存在两个 put 的 key 发生了碰撞（根据 hash 值计算的 bucket 一样），那么根据 HashMap 的实现，这两个 key 会添加到数组的同一个位置，这样最终就会发生其中一个线程 put 的数据被覆盖

• 如果多个线程同时检测到元素个数超过数组大小 * loadFactor，这样就会发生多个线程同时对 Node 数组进行扩容，都在重新计算元素位置以及复制数据，但是最终只有一个线程扩容后的数组会赋给 table，也就是说其他线程的都会丢失，并且各自线程 put 的数据也丢失