JDK1.8后HashMap多线程下扩容死循环解决

it2022-05-05  118

JDK1.8后HashMap多线程下扩容死循环解决

HashMap的底层数据原理扩容解决死循环

HashMap的底层数据原理

Hash Map采用的是散列表来记录数据,可以把散列表想象成table[]数组,每个下标下标保存一个链表的head,用链表解决hash值冲突的问题,每次添加调用put(key , value),先得到key的hash值然后用hash & (table的长度)来得到这个Node<key,value>应该存放的位置index,为什么不同hash % (table的长度),这里就不详细说明了,得到index后就会查看这个table[index]存不存在数据,如果不存在直接把table[index]指向Node<key,value>,如果存在就会有哈希冲突,就会遍历这个table[index]指向的链表,如果已经存在这个key值就会更新该Node<key, value>中的value值,如果不存在就添加到table[index]指向链表的尾节点。源代码如下:

put(K key, V value)源代码:

public V put(K key, V value) { //hash(key)返回的是key的hash值 return putVal(hash(key), key, value, false, true); }

直接调用putVal,putVal的源代码

putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict)源代码 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //如果table为null,返回新的table,相当于初始化table if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; // (n - 1) & hash算出该node节点插入的位置,如果该链表为空,直接指向该node if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { //如果如果该链表不为空 Node<K,V> e; K k; //如果链表的第一个节点的key值与要插入的node的key值相等,直接替换掉就行 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) //如果链表已经变成树,jdk1.8后,链表超过8会转变成红黑树,红黑树大小小于6会转回链表 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { //如果是链表 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } //如果已经存在key值,替换掉原来的value if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; //把该新插入的节点移到最后 afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) //扩容就在这个resize()里面,size大于threshold就要扩容 resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; }

resize()的源代码

>final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; int newCap, newThr = 0; //更新新table的容器大小, if (oldCap > 0) { if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //原来的table指向新的table table = newTab; if (oldTab != null) { //把oldtab的节点移到newtab上 for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) //只有一个节点,不用遍历 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) //如果是红黑树结构,转向split ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order //如果是链表 Node<K,V> loHead = null, loTail = null;//记录在newtab下位置也是j的节点 Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;///记录在newtab下位置是j + oldtab的节点 Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { //如果该节点的(e.hash & oldCap) == 0,说明(e.hash & newCap - 1) == j if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { //否则就是(e.hash & newCap - 1) =j + oldtab if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; }

扩容解决死循环

jdk1.8版本一千发生死循环主要是在把oldtab的节点放到newtable时,多线程发生指向错误的问题,jdk1.8后对此进行了改进。具体细节如下: 1,假如oldtab的大小为2,里面有7,3两个节点,因为2 > 2 * 0.75,现在要扩容到大小为4的newtable,然后把节点从oldtable移到newtable,假设这里有两个线程,每个线程里面都有e,next分别记录当前节点和下一个节点,现在两个线程一起扩容会发生一下情况 首先, 线程(thread1)第一次进入循环,把e1,nex1t分别指向7,3 而此时线程2得到cpu,从的并把扩容的步骤全部做好了,因为jdk1.8后是直接把节点放到newtable[j]尾节点,而jdk1.8前是直接放到头节点,避免了死循环 jdk1.8后升级的 jdk1.8前的 jdk1.8以前发生死循环是这样的,因为thread1的e1节点指向了3节点,next1节点指向7节点。而此时3和7节点在thread2的扩容情况下已经改变了节点的顺序。如果thread1继续扩容就会发生这样的情况: 1,newtable[3]=e1,然后发现next1不为空(此时e1=7,next1=3,newt able[3]=7,3指向7,7指向null) 2,e1=next1(节点3),next1=next1.next(节点7) (e1=3,next1=7,newt able[3]=7,3指向7,7指向null) 3,然后e1.next=newtable[3] ,newtable[3]=e1(e1=3,next1=7,newt able[3]=3,3指向7,7指向null) 4, e1=next1(节点7),next1 = e1.next (e1=7,next1=null,newt able[3]=3,3指向7,7指向null) 5,e1.next = newtable[3] , newtable = e1, e1 = next1 (e1=null,next1=null,newt able[3]=7,3指向7,7指向3) 就会照成死循环。 jdk1.8之前和之后不同之处就是jdk1.8后是直接把节点放到newtable[j]尾节点,而jdk1.8前是直接放到头节点。虽然解决了死循环,但hashMap在多线程使用下还是会有很多问题,在多线程下最好还是使用ConcurrentHashMap比较好。 (以上纯属个人见解,有错误的欢迎提出)


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