作者 | tech-bus.七十一
来源 | 程序员巴士
前言HashMap并发情况下产生的死循环问题在JDK 1.7及之前版本是存在的，JDK 1.8 通过增加loHead头节点和loTail尾节点进行了修复，虽然进行了修复，但是如果涉及到并发情况下需要使用hash表，建议使用CurrentHashMap替代HashMap来确保不会出现线程安全问题。
JDK 1.7及之前 HashMap在并发情况下产生的循环问题，将可能致使服务器的CPU飙升至100%，那究竟是如何造成的呢，为了解答这个疑惑，今天就带大家来了解一下线程不安全的HashMap在高并发的情况下是如何造成死循环的，要探究HashMap死循环的原因首先要从HashMap的源码开始进行分析，这样才能从根本上对HashMap进行理解，从而了解问题产生的原因。在分析之前我们要知道在JDK 1.7版本及之前HashMap采用的是数组 + 链表的数据结构，而在JDK 1.8则是采用数组 + 链表 + 红黑树的数据结构以进一步降低hash冲突后带来的查询损耗。
正文
一切还得从元素插入说起，HashMap进行元素的插入，这里会调用put()方法
public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);//分配数组空间
}
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);//对key的hashcode进一步计算，确保散列均匀
int i = indexFor(hash, table.length);//获取在table中的实际位置
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {...}
modCount++;//保证并发访问时，若HashMap内部结构发生变化，快速响应失败
//重点关注这个addEntry增加元素的方法
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}紧接着我们来看这个addEntry()方法，里面调用的resize()扩容方法是今天的主角
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);//当size超过临界阈值threshold，并且即将发生哈希冲突时进行扩容，扩容后新容量为旧容量的2倍
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);//扩容后重新计算插入的位置下标
}
//把元素放入HashMap的桶的对应位置
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}下面我们进入到resize()法中，再揭开里面的transfer()方法的面纱，这个方法也是造成死循环的罪魁祸首
//按新的容量扩容Hash表
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;//旧数据
int oldCapacity = oldTable.length;//获取旧的容量值
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {//旧的容量值已经到了最大容量值
threshold = Integer.MAX_VALUE;//修改扩容阀值
return;
}
//新的结构
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
//将老的表中的数据拷贝到新的结构中
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
table = newTable;//修改HashMap的底层数组
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);//修改阀值
}最后一起来仔细分析这个transfer()方法
//将老的表中的数据拷贝到新的结构中
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;//容量
for (Entry<K,V> e : table) { //遍历所有桶
while(null != e) { //遍历桶中所有元素（是一个链表）
Entry<K,V> next = e.next;
if (rehash) {//如果是重新Hash，则需要重新计算hash值
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);//定位Hash桶
e.next = newTable[i];//元素连接到桶中,这里相当于单链表的插入，总是插入在最前面
newTable[i] = e;//newTable[i]的值总是最新插入的值
e = next;//继续下一个元素
}
}
}添加元素达到阀值后对HashMap进行扩容，走reaize()方法，在对HashMap进行扩容时，又会调用一个transfer()对旧的HashMap中的元素进行转移,那么我们今天要探究的死循环问题 就是发生在这个方法里的，在进行元素转移时transfer()方法里会调用下面四行代码
Entry<K,V> next = e.next;
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;把元素插入新的HashMap中，粗略的看下这四行代码似乎并没有什么问题,元素进行转移的图如下(线程不冲突的情况下)
那么我们让线程A、B同时访问我这段代码，当现A线程执行到以下代码时
Entry<k,v> next = e.next;线程A交出时间片，线程B这时候接手转移并且完成了元素的转移，这个时候线程A又拿到时间片并接着执行后续的代码
执行后代码如图，当e = a时，这时候这时候再执行
e.next = newTable[i];// a元素指向了b元素，产生了循环
在链表产生了循环后，当get()方法获取元素的时候正好落在这个循环的链表上时，线程会一直在环里遍历，无法跳出，从而导致CPU飙升至100%！
总结
在多线程情况下尽量不要用HashMap，可以用线程安全的hash表来代替，例如使用下面这些
oncurrentHashMap、HashTable、Collections.synchronizedMap() 来避免产生多线程安全问题。
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