HashMap在併發讀寫過程中形成環狀鏈表(併發問題)

今天研讀Java併發容器和框架時，看到爲什麼要使用ConcurrentHashMap時，其中有一個原因是：線程不安全的HashMap, HashMap在併發執行put操作時會引起死循環，是因爲多線程會導致HashMap的Entry鏈表形成環形數據結構，查找時會陷入死循環。糾起原因看了其他的博客，都比較抽象，所以這裏以圖形的方式展示一下，希望支持！

（1）當往HashMap中添加元素時，會引起HashMap容器的擴容，原理不再解釋，直接附源代碼，如下：

/** 
    * 
    * 往表中添加元素，如果插入元素之後，表長度不夠，便會調用resize方法擴容 
    */  
   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);  
       if (size++ >= threshold)  
           resize(2 * table.length);  
   }  
  
   /** 
    * resize()方法如下，重要的是transfer方法，把舊錶中的元素添加到新表中
    */  
   void resize(int newCapacity) {  
       Entry[] oldTable = table;  
       int oldCapacity = oldTable.length;  
       if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {  
           threshold = Integer.MAX_VALUE;  
           return;  
       }  
  
       Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];  
       transfer(newTable);  
       table = newTable;  
       threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);  
   }  

（2）參考上面的代碼，便引入到了transfer方法，（引入重點）這就是HashMap併發時，會引起死循環的根本原因所在，下面結合transfer的源代碼，說明一下產生死循環的原理，先列transfer代碼（這是裏JDK7的源偌），如下：

/**
     * Transfers all entries from current table to newTable.
     */
    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;            ---------------------(1)
                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;
            } // while
 
        }
    }

（3）假設：

Map<Integer> map = new HashMap<Integer>(2);  // 只能放置兩個元素，其中的threshold爲1（表中只填充一個元素時），即插入元素爲1時就擴容（由addEntry方法中得知）
//放置2個元素 3 和 7，若要再放置元素8（經hash映射後不等於1）時，會引起擴容

假設放置結果圖如下：

     

 現在有兩個線程A和B，都要執行put操作，即向表中添加元素，即線程A和線程B都會看到上面圖的狀態快照

執行順序如下：

               執行一：  線程A執行到transfer函數中（1）處掛起（transfer函數代碼中有標註）。此時在線程A的棧中

e = 3
next = 7

              執行二：線程B執行 transfer函數中的while循環，即會把原來的table變成新一table（線程B自己的棧中），再寫入到內存中。如下圖（假設兩個元素在新的hash函數下也會映射到同一個位置）

             執行三： 線程A解掛，接着執行（看到的仍是舊錶），即從transfer代碼（1）處接着執行，當前的 e = 3, next = 7, 上面已經描述。

                          

                             1. 處理元素 3 ， 將 3 放入 線程A自己棧的新table中（新table是處於線程A自己棧中，是線程私有的，不肥線程2的影響），處理3後的圖如下：

                                2.  線程A再複製元素 7 ，當前 e = 7 ,而next值由於線程 B 修改了它的引用，所以next 爲 3 ，處理後的新表如下圖

                           3. 由於上面取到的next = 3, 接着while循環，即當前處理的結點爲3， next就爲null ，退出while循環，執行完while循環後，新表中的內容如下圖：

 

                              4. 當操作完成，執行查找時，會陷入死循環！

原文出處:https://blog.csdn.net/zhuqiuhui/article/details/51849692