java的hashmap是非线程安全的。多线程下应该用concurrenthashmap。
多线程下[hashmap]的问题(这里主要说死循环问题):
多线程put操作后,get操作导致死循环。
多线程put非null元素后,get操作得到null值。
多线程put操作,导致元素丢失。
1、为何出现死循环?(在多线程下使用非线程安全的hashmap,单线程根本不会出现)
hashmap是采用链表解决hash冲突,因为是链表结构,那么就很容易形成闭合的链路,这样在循环的时候只要有线程对这个hashmap进行get操作就会产生死循环。
在单线程情况下,只有一个线程对hashmap的数据结构进行操作,是不可能产生闭合的回路的。
那就只有在多线程并发的情况下才会出现这种情况,那就是在put操作的时候,如果size>initialcapacity*loadfactor,那么这时候hashmap就会进行rehash操作,随之hashmap的结构就会发生翻天覆地的变化。很有可能就是在两个线程在这个时候同时触发了rehash操作,产生了闭合的回路。
2、如何产生的:
存储数据put():
public v put(k key, v value) { ...... //算hash值 int hash = hash(key.hashcode()); int i = indexfor(hash, table.length); //如果该key已被插入,则替换掉旧的value (链接操作) for (entry 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++; //该key不存在,需要增加一个结点 addentry(hash, key, value, i); return null; } 当我们往hashmap中put元素的时候,先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置(即下标),然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。
如果这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了,那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放,新加入的元素放在链头,而先前加入的放在链尾。
检查容量是否超标addentry:
void addentry(int hash, k key, v value, int bucketindex) { entry e = table[bucketindex]; table[bucketindex] = new entry(hash, key, value, e); //查看当前的size是否超过了我们设定的阈值threshold,如果超过,需要resize if (size++ >= threshold) resize(2 * table.length); } 如果现在size已经超过了threshold,那么就要进行resize操作,新建一个更大尺寸的hash表,然后把数据从老的hash表中迁移到新的hash表中。
调整hash表大小resize:
void resize(int newcapacity) { entry[] oldtable = table; int oldcapacity = oldtable.length; ...... //创建一个新的hash table entry[] newtable = new entry[newcapacity]; //将old hash table上的数据迁移到new hash table上 transfer(newtable); table = newtable; threshold = (int)(newcapacity * loadfactor); } 当table[]数组容量较小,容易产生哈希碰撞,所以,hash表的尺寸和容量非常的重要。
一般来说,hash表这个容器当有数据要插入时,都会检查容量有没有超过设定的thredhold,如果超过,需要增大hash表的尺寸,这个过程称为resize。
多个线程同时往hashmap添加新元素时,多次resize会有一定概率出现死循环,因为每次resize需要把旧的数据映射到新的哈希表,这一部分代码在hashmap#transfer() 方法,如下:
void transfer(entry[] newtable) { entry[] src = table; int newcapacity = newtable.length; //下面这段代码的意思是: // 从oldtable里摘一个元素出来,然后放到newtable中 for (int j = 0; j < src.length; j++) { entry e = src[j]; if (e != null) { src[j] = null; do { entry next = e.next;//取出第一个元素 int i = indexfor(e.hash, newcapacity); e.next = newtable[i]; newtable[i] = e; e = next; } while (e != null); } } } 标红代码是导致多线程使用hashmap出现cup使用率骤增,出现死循环,从而多个线程阻塞的罪魁祸首。另外推荐:java进阶视频资源
3、图解hashmap死循环:
正常的rehash的过程(单线程):假设了我们的hash算法就是简单的用key mod 一下表的大小(也就是数组的长度)。
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以后都冲突在table[1]这里了。接下来的三个步骤是hash表 resize成4,然后所有的 重新rehash的过程。
并发下的rehash(多线程)
1)假设我们有两个线程。
do { entry next = e.next; // <--假设线程一执行到这里就被调度挂起了,执行其他操作 int i = indexfor(e.hash, newcapacity); e.next = newtable[i]; newtable[i] = e; e = next; } while (e != null); 而我们的线程二执行完成了。于是我们有下面的这个样子:
注意,因为thread1的 e 指向了key(3),而next指向了key(7),其在线程二rehash后,指向了线程二重组后的链表。我们可以看到链表的顺序被反转后。在这里线程一变成了操作经过线程二操作后的hashmap。
2)线程一被调度回来执行。
先是执行 newtalbe[i] = e;
然后是e = next,导致了e指向了key(7),
而下一次循环的next = e.next导致了next指向了key(3)。
3)一切安好。
线程一接着工作。把key(7)摘下来,放到newtable[i]的第一个,然后把e和next往下移。这个元素所在的位置上已经存放有其他元素了,那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头,而先前加入的放在链尾。
4)环形链接出现。
e.next = newtable[i] 导致 key(3).next 指向了 key(7)。
注意:此时的key(7).next 已经指向了key(3), 环形链表就这样出现了。
于是,当我们的线程一调用到,hashtable.get(11)时,悲剧就出现了——infinite loop。
这里介绍了在多线程下为什么hashmap会出现死循环,不过在真实的生产环境下,不会使用线程不安全的hashmap的。
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