11张图让你彻底明白jdk1.7 hashmap的死循环是如何产生的

可莉
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11张图让你彻底明白jdk1.7 hashmap的死循环是如何产生的

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jdk1.7 hashmap的循环依赖问题是面试经常被问到的问题,如何回答不好,可能会被扣分。今天我就带大家一下梳理一下,这个问题是如何产生的,以及如何解决这个问题。

一、hashmap的数据结构

先一起看看jdk1.7 hashmap的数据结构

11张图让你彻底明白jdk1.7 hashmap的死循环是如何产生的

数组 + 链表

hashmap会给每个元素的key生成一个hash值,然后根据这个hash值计算一个在数组中的位置i。i不同的元素放在数组的不同位置,i相同的元素放在链表上,最新的数据放在链表的头部。

往hashmap中保存元素会调用put方法,获取元素会调用get方法。接下来,我们重点看看put方法。

二、put方法

重点看看put方法

public V put(K key, V value) {

再看看addEntry方法

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

看看resize是如何扩容的

 void resize(int newCapacity) {

出问题的就是这个transfer方法

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {

我来给大家分析一下,为什么这几个代码是头插法,网上很多技术文章都没有说清楚。

三、头插法

我们把目光聚焦到这几行代码:

  //获取下一个元素,记录到一个临时变量,以便后面使用

假设刚开始hashMap有这些数据

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调用put方法需要进行一次扩容,刚开始会创建一个空的数组,大小是以前的2倍,如图所示:

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开始第一轮循环:

  //next= 7   e = 3  e.next = 7

执行完之后,第一轮循环之后数据变成这样的

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再接着开始第二轮循环:

  //next= 5   e = 7  e.next = 5

上面会构成一个新链表,连接的顺序正好反过来了。

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由于第二次循环时,节点key=7的元素插到相同位置上已有元素key=3的前面,所以说是采用的头插法。

四、死循环的产生

接下来重点看看死循环是如何产生的?

假设数据跟元素数据一致,有两个线程:线程1 和 线程2,同时执行put方法,最后同时调用transfer方法。

线程1 先执行,到  Entry<K,V> next = e.next; 这一行,被挂起了。

  //next= 7   e = 3  e.next = 7

此时线程1 创建的数组会创建一个空数组

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接下来,线程2开始执行,由于线程2运气比较好,没有被中断过,执行完毕了。

11张图让你彻底明白jdk1.7 hashmap的死循环是如何产生的

过一会儿,线程1被恢复了,重新执行代码。

  //next= 7   e = 3  e.next = 7

这时候线程1的数组会变成这样的

11张图让你彻底明白jdk1.7 hashmap的死循环是如何产生的

再执行第二轮循环,此时的e=7

  //next= 3   e = 7  e.next = 3

这里特别要说明的是 此时e=7,而e.next为什么是3呢?

因为hashMap的数据是公共的,还记得线程2中的生成的数据吗?

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此时e=7,那么e.next肯定是3。

经过上面第二轮循环之后,线程1得到的数据如下:

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此时由于循环判断还没有退出,判断条件是: while(null != e),所以要开始第三轮循环:

  //next= null   e = 3  e.next = null

由于e=null,此时会退出循环,最终线程1的数据会是这种结构:

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key:3 和 key:7又恢复了刚开始的顺序,但是他们的next会相互引用,构成环形引用。

注意,此时调用hashmap的get方法获取数据时,如果只是获取循环链上key:3 和 key:7的数据,是不会有问题的,因为可以找到。就怕获取循环链上没有的数据,比如:key:11,key:15等,会进入无限循环中导致CPU使用率飙升。

五、如何避免死循环

为了解决这个问题,jdk1.8把扩容是复制元素到新数组由 头插法 改成了 尾插法 。此外,引入了红黑树,提升遍历节点的效率。在这里我就不过多介绍了,如果有兴趣的朋友,可以关注我的公众号,后面会给大家详细分析jdk1.8的实现,以及 jdk1.7、jdk1.8 hashmap的区别。

此外,HashMap是非线程安全的,要避免在多线程的环境中使用HashMap,而应该改成使用ConcurrentHashMap。

所以总结一下要避免发生死循环的问题的方法:

  1. 升级jdk到1.8以上

  2. 改成ConcurrentHashMap

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