爲什麼 HashMap 併發時會引起死循環？

原創

2021-05-26 09:35

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：