问题
在并发的情况下hashMap除了会造成数据的脏读外在jdk1.8之前还会造成死锁
原因
主要原因是,使用头插法。但是在jdk1.8及之后时,使用的是数组+链表+红黑树的数据结构(当链表的深度达到8的时候,也就是默认阈值,就会自动扩容把链表转成红黑树的数据结构来把时间复杂度从O(n)变成O(logN)提高了效率),使用尾插法
分析原因
在jdk1.8之前使用的是数组+单链表的数据结构会先进行扩容再插入,执行的是头插法,先将原位置的数据移到后一位,再插入数据到该位置;会出现逆序和环形链表死循环问题
在jdk1.8及之后时,使用的是数组+链表+红黑树的数据结构(当链表的深度达到8的时候,也就是默认阈值,就会自动扩容把链表转成红黑树的数据结构来把时间复杂度从O(n)变成O(logN)提高了效率),会先进行插入再进行扩容,执行的是尾插法,直接插到链表尾部/红黑数树,不会出现逆序和环形链表死循环问题
jdk1.8之前
jdk1.8之前的源码
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,就替换
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不存在就插入一个新元素
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//判断是否需要扩容
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);
}
//进行扩容,迁移数据。
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
//创建一个新的 Hash 表
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
//转移的方法
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}
//转移数据的具体步骤
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;
}
}
}
可以看见进行转移数据时执行的是头插法,如果转移前链表顺序是1->2->3,那么转移后就会变成3->2->1。所以,在并发的情况下就可能会导致1->2的同时2->1的情况从而导致环形链表出现。
举一个例子:三个线程A、B、C
1.两个线程A、B同时执行了transfer方法
2.线程A执行完Entry<K,V> next = e.next;后被挂起,然后线程B执行完整个方法,此时线程B的链表是3->2->1,e是1 next是2。
3.继续执行线程A执行完一个while循环后,e=2,线程A的链表是1
4.继续执行线程A,此时e=2且2->1,所以next=1,执行一个while循环后,e=1,线程A的链表是2->1。
4.继续执行线程A,此时e=1,所以next=null,执行一个while循环后,e=null,线程A的链表是1->2->1,环形链表出现。
5.程序继续执行。
6.此时线程C执行get方法,get会调用getEntry(),这个函数就是去找对应索引的链表中有没有这个key。然后因为环形链表的原因从而导致死循环。
jdk1.8
jdk1.8的源码
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中当链表长度大于8是会被转化成红黑树,大量的if-else判断是为了处理红黑树的情况的,与链表插入相关的核心代码只有如下几行:
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//e是p的下一个节点
if ((e = p.next) == null) {
//插入链表的尾部
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//如果插入后链表长度大于8则转化为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果key在链表中已经存在,则退出循环
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
//如果key在链表中已经存在,则修改其原先的key值,并且返回老的值
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
从这段代码中可以很显然地看出当到达链表尾部(即p是链表的最后一个节点)时,e被赋为null,会进入这个分支代码,然后会用newNode方法建立一个新的节点插入尾部,这样就不会造成环形链表。