HashMap为什么会死循环?

简介: 本文分析了在Java中HashMap导致死循环的原因,主要由于在JDK 1.7及之前版本中,多线程环境下进行扩容操作时,头插法导致的链表反转,以及线程调度问题,从而形成循环链表。

典型回答

HashMap 死循环发生在JDK 1.7 之前 (包含JDK 1.7),发生死循环需要满足以下三个条件:

  1. 多线程同时执行添加操作
  2. 触发 HashMap 扩容机制
  3. JDK 1.7 之前(包含 JDK 1.7)采用的是头插法

以下是 HashMap 发生死循环的具体过程。

在JDK 1.7 中 HashMap 的底层数据实现是数组 + 链表的方式,如下图所示:

而 HashMap 在数据添加时使用的是头插法,如下图所示:

HashMap 正常情况下的扩容实现如图所示:

旧 HashMap 的节点会依次转移到新 HashMap 中,旧 HashMap 转移的顺序是 A、B、C,而新 HashMap 使用的是头插法,所以最终在新 HashMap 中的顺序是 C、B、A,也就是上图展示的那样。有了这些前置知识之后,咱们来看死循环是如何诞生的?

死循环执行步骤1

死循环是因为并发 HashMap 扩容导致的,并发扩容的第一步,线程 T1 和线程 T2 要对 HashMap 进行扩容操作此时T1 和 T2 指向的是链表的头结点元素 A,而T1和 T2 的下一个节点,也就是 T1.next 和 T2next 指向的是B 节点,如下图所示:

死循环执行步骤2

死循环的第二步操作是,线程 T2 时间片用完进入休眠状态,而线程 T1 开始执行扩容操作,一直到线程 T1 扩容完成后,线程 T2 才被唤醒,扩容之后的场景如下图所示:

死循环执行步骤3

当线程 T1 执行完,而线程 T2 恢复执行时,死循环就建立了,如下图所示:

因为 T1 执行完扩容之后 B 节点的下一个节点是 A,而 T2 线程指向的首节点是 A,第二个节点是 B,这个顺序刚好和 T1 扩完容完之后的节点顺序是相反的。T1 执行完之后的顺序是 B到A,而T2 的顺序是A到B,这样A节点和 B 节点就形成死循环了,这就是 HashMap 死循环导致的原因。

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