多線程環境下，HashMap 爲什麼會出現死循環？

Java的HashMap是非線程安全的，多線程下應該用ConcurrentHashMap。

多線程下[HashMap]的問題（這裏主要說死循環問題）：

多線程put操作後，get操作導致死循環。
多線程put非NULL元素後，get操作得到NULL值。
多線程put操作，導致元素丟失。

1、爲何出現死循環？

在多線程下使用非線程安全的HashMap，單線程根本不會出現。

HashMap是採用鏈表解決Hash衝突，因爲是鏈表結構，那麼就很容易形成閉合的鏈路，這樣在循環的時候只要有線程對這個HashMap進行get操作就會產生死循環。
在單線程情況下，只有一個線程對HashMap的數據結構進行操作，是不可能產生閉合的迴路的。
那就只有在多線程併發的情況下才會出現這種情況，那就是在put操作的時候，如果size>initialCapacity*loadFactor，那麼這時候HashMap就會進行rehash操作，隨之HashMap的結構就會發生翻天覆地的變化。很有可能就是在兩個線程在這個時候同時觸發了rehash操作，產生了閉合的迴路。

2、如何產生的？

存儲數據put()：

 public V put(K key, V value)
 {
  ......
  //算Hash值
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  //如果該key已被插入，則替換掉舊的value （鏈接操作）
  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++;
  //該key不存在，需要增加一個結點
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

當我們往HashMap中put元素的時候，先根據key的hash值得到這個元素在數組中的位置（即下標），然後就可以把這個元素放到對應的位置中了。

如果這個元素所在的位置上已經存放有其他元素了，那麼在同一個位子上的元素將以鏈表的形式存放，新加入的元素放在鏈頭，而先前加入的放在鏈尾。

檢查容量是否超標addEntry：

 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);
  //查看當前的size是否超過了我們設定的閾值threshold，如果超過，需要resize
  if (size++ >= threshold)
   resize(2 * table.length);
 }

如果現在size已經超過了threshold，那麼就要進行resize操作,新建一個更大尺寸的hash表，然後把數據從老的Hash表中遷移到新的Hash表中。

調整Hash表大小resize：

 void resize(int newCapacity)
 {
  Entry[] oldTable = table;
  int oldCapacity = oldTable.length;
  ......
  //創建一個新的Hash Table
  Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
  //將Old Hash Table上的數據遷移到New Hash Table上
  transfer(newTable);
  table = newTable;
  threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
 }

當table[]數組容量較小，容易產生哈希碰撞，所以，Hash表的尺寸和容量非常的重要。

一般來說，Hash表這個容器當有數據要插入時，都會檢查容量有沒有超過設定的thredhold，如果超過，需要增大Hash表的尺寸，這個過程稱爲resize。

多個線程同時往HashMap添加新元素時，多次resize會有一定概率出現死循環，因爲每次resize需要把舊的數據映射到新的哈希表，這一部分代碼在HashMap#transfer() 方法，如下：

 void transfer(Entry[] newTable)
 {
  Entry[] src = table;
  int newCapacity = newTable.length;
  //下面這段代碼的意思是：
  //  從OldTable裏摘一個元素出來，然後放到NewTable中
  for (int j = 0; j < src.length; j++) {
   Entry<K,V> e = src[j];
   if (e != null) {
    src[j] = null;
    do {
     Entry<K,V> next = e.next;//取出第一個元素
     int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
     e.next = newTable[i];
     newTable[i] = e;
     e = next;
    } while (e != null);
   }
  }
 }

標紅代碼是導致多線程使用hashmap出現CUP使用率驟增，出現死循環，從而多個線程阻塞的罪魁禍首。另外推薦：Java進階視頻資源

3、圖解HashMap死循環：

正常的ReHash的過程（單線程）：假設了我們的hash算法就是簡單的用key mod 一下表的大小（也就是數組的長度）。

最上面的是old hash 表，其中的Hash表的size=2, 所以key = 3, 7, 5，在mod 2以後都衝突在table[1]這裏了。接下來的三個步驟是Hash表 resize成4，然後所有的<key,value> 重新rehash的過程。

併發下的Rehash（多線程）

1）假設我們有兩個線程。

 do {
  Entry<K,V> next = e.next; // <--假設線程一執行到這裏就被調度掛起了，執行其他操作
  int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
  e.next = newTable[i];
  newTable[i] = e;
  e = next;
 } while (e != null);

而我們的線程二執行完成了。於是我們有下面的這個樣子：

注意，因爲Thread1的 e 指向了key(3)，而next指向了key(7)，其在線程二rehash後，指向了線程二重組後的鏈表。我們可以看到鏈表的順序被反轉後。在這裏線程一變成了操作經過線程二操作後的HashMap。另外，多線程系列面試題和答案全部整理好了，微信搜索Java技術棧，在後臺發送：面試，可以在線閱讀。

2）線程一被調度回來執行。