前言

总所周知,hashmap不是线程安全的,在高并发情况下会出现问题。特别是,在java1.7中,多线程的hashmap会出现cpu 100%的严重问题。这个问题是怎样产生的,后续版本还会有这个问题吗(指java8及后续版本)?下面就来用通俗的语言讲解下。

解析

关于这个问题,是由于java7多线程扩容机制下链表变为循环链表,再获取该链表导致的。

看下java7中扩容的代码。java7中hashmap的实现为数组+链表的形式,没有红黑树。

java7扩容的原则很简单,新数组长度为原数组2倍。遍历原数组,将数组每个位置(有可能为空,有可能只有一个数组,有可能是一个链表)重新哈希,放到对应的新数组上。全部遍历完后更改数组指针,指向新数组。需要注意的是,这里重哈希将链表元素放到新数组,使用的是头插法。

这里处理的话,如果单线程情况下不会有问题。如果在多线程情况下,会导致链表在扩容过程中形成循环链表。

形成循环链表的原因在于多线程和头插法。试想,两个线程在添加元素时,同时发现该扩容了,然后同时发起扩容过程。由上述代码可知,扩容完成之前是在自己的线程里创建一个新数组。等扩容完成后(也就是将原数组元素迁移到新数组后)再更改指针指向新扩容数组。

举例初始hashmap是这样的

假设两个线程同时扩容,一个线程扩容到一半后被挂起。(标识了某链表的e和next),另一个线程执行扩容,且完成了扩容。

红色的数组和元素表示线程1,也就是扩容一半挂起的线程,而线程二已完成扩容。观察完成扩容的线程二,在3的位置,该链表的位置顺序已经改变(原数组顺讯为3->7,现在反过来了,这是使用头插法的效果,你也可以对着代码试试)。从图中也可以看出,线程1,2分别创建了自己的新数组,并在自己的新数组中完成扩容。

这时线程1开始执行。熟悉下它即将执行的代码。

下面线程1将使用头插法将元素插入线程1新建的数组中去。注意此时e指向的是key3,next指向的是key7。不用想也知道后面操作会有问题。因为现在的next指针指的不是e的下一个元素,而是它的前一个元素!

如果继续走代码的话,把key3(当前e指向元素)放入新数组后,再把key7放入新数组,后面会放哪个元素?当然又是key3了,因为key7next是key3,这样就形成了死循环。

java8的改进

  • 添加了红黑树,当链表长度大于8时,会将链表转为红黑树。
  • 扩容后,新数组中的链表顺序依然与旧数组中的链表顺序保持一致。具体jdk8是用 head 和 tail 来保证链表的顺序和之前一样,这样就不会产生循环引用。也就没有死循环了。
  • 虽然修复了死循环的bug,但是hashmap 还是非线程安全类,仍然会产生数据丢失等问题。

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持www.887551.com。