jdk1.8之前hashMap頭插法導致的get方法死循環

問題

在併發的情況下hashMap除了會造成數據的髒讀外在jdk1.8之前還會造成死鎖

原因

主要原因是，使用頭插法。但是在jdk1.8及之後時，使用的是數組+鏈表+紅黑樹的數據結構（當鏈表的深度達到8的時候，也就是默認閾值，就會自動擴容把鏈表轉成紅黑樹的數據結構來把時間複雜度從O（n）變成O（logN）提高了效率），使用尾插法

分析原因

在jdk1.8之前使用的是數組+單鏈表的數據結構會先進行擴容再插入，執行的是頭插法，先將原位置的數據移到後一位，再插入數據到該位置；會出現逆序和環形鏈表死循環問題

在jdk1.8及之後時，使用的是數組+鏈表+紅黑樹的數據結構（當鏈表的深度達到8的時候，也就是默認閾值，就會自動擴容把鏈表轉成紅黑樹的數據結構來把時間複雜度從O（n）變成O（logN）提高了效率），會先進行插入再進行擴容，執行的是尾插法，直接插到鏈表尾部/紅黑數樹，不會出現逆序和環形鏈表死循環問題

jdk1.8之前

jdk1.8之前的源碼

public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        //如果key存在，就替換
        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++;
        //如果key不存在就插入一個新元素
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
     //判斷是否需要擴容
        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);
    }

    //進行擴容，遷移數據。
    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        //創建一個新的 Hash 表
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        //轉移的方法
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

    //轉移數據的具體步驟
    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;
            }
        }
    }

可以看見進行轉移數據時執行的是頭插法，如果轉移前鏈表順序是1->2->3，那麼轉移後就會變成3->2->1。所以，在併發的情況下就可能會導致1->2的同時2->1的情況從而導致環形鏈表出現。

舉一個例子：三個線程A、B、C

1.兩個線程A、B同時執行了transfer方法
2.線程A執行完Entry<K,V> next = e.next;後被掛起，然後線程B執行完整個方法，此時線程B的鏈表是3->2->1,e是1 next是2。
3.繼續執行線程A執行完一個while循環後，e=2,線程A的鏈表是1
4.繼續執行線程A，此時e=2且2->1,所以next=1，執行一個while循環後，e=1,線程A的鏈表是2->1。
4.繼續執行線程A，此時e=1,所以next=null，執行一個while循環後，e=null,線程A的鏈表是1->2->1，環形鏈表出現。
5.程序繼續執行。
6.此時線程C執行get方法，get會調用getEntry()，這個函數就是去找對應索引的鏈表中有沒有這個key。然後因爲環形鏈表的原因從而導致死循環。

jdk1.8

jdk1.8的源碼

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

在jdk1.8中當鏈表長度大於8是會被轉化成紅黑樹，大量的if-else判斷是爲了處理紅黑樹的情況的，與鏈表插入相關的核心代碼只有如下幾行：

for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
    //e是p的下一個節點
    if ((e = p.next) == null) {
        //插入鏈表的尾部
        p.next = newNode(hash, key, value, null);
        //如果插入後鏈表長度大於8則轉化爲紅黑樹
        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
            treeifyBin(tab, hash);
        break;
    }
    //如果key在鏈表中已經存在，則退出循環
    if (e.hash == hash &&
        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
        break;
    p = e;
}
//如果key在鏈表中已經存在，則修改其原先的key值，並且返回老的值
if (e != null) { // existing mapping for key
    V oldValue = e.value;
    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
        e.value = value;
    afterNodeAccess(e);
    return oldValue;
}

從這段代碼中可以很顯然地看出當到達鏈表尾部（即p是鏈表的最後一個節點）時，e被賦爲null，會進入這個分支代碼，然後會用newNode方法建立一個新的節點插入尾部，這樣就不會造成環形鏈表。