Java中的HashMap为什么会产生死循环

目录
  • 前置知识
  • 死循环执行步骤1
  • 死循环执行步骤2
  • 死循环执行步骤3
  • 解决方案
  • 总结

前言：

HashMap 死循环是一个比较常见、比较经典的问题，在日常的面试中出现的频率比较高，所以接下来咱们通过图解的方式，带大家彻底理解死循环的原因。

前置知识

死循环问题发生在 JDK 1.7 版本中，造成这个问题主要是由于 HashMap 自身的运行机制，加上并发操作，从而导致了死循环。 在 JDK 1.7 中 HashMap 的底层数据实现是数组 + 链表的方式，

如下图所示： 

 而 HashMap 在数据添加时使用的是头插入，如下图所示： 

HashMap 正常情况下的扩容实现如下图所示： 

旧 HashMap 的节点会依次转移到新 HashMap 中，旧 HashMap 转移的顺序是 A、B、C，而新 HashMap 使用的是头插法，所以最终在新 HashMap 中的顺序是 C、B、A，也就是上图展示的那样。有了这些前置知识之后，咱们来看死循环是如何诞生的？

死循环执行步骤1

死循环是因为并发 HashMap 扩容导致的，并发扩容的第一步，线程 T1 和线程 T2 要对 HashMap 进行扩容操作，此时 T1 和 T2 指向的是链表的头结点元素 A，而 T1 和 T2 的下一个节点，也就是 T1.next 和 T2.next 指向的是 B 节点，

如下图所示： 

死循环执行步骤2

死循环的第二步操作是，线程 T2 时间片用完进入休眠状态，而线程 T1 开始执行扩容操作，一直到线程 T1 扩容完成后，线程 T2 才被唤醒，扩容之后的场景如下图所示： 

从上图可知线程 T1 执行之后，因为是头插法，所以 HashMap 的顺序已经发生了改变，但线程 T2 对于发生的一切是不可知的，所以它的指向元素依然没变，如上图展示的那样，T2 指向的是 A 元素，T2.next 指向的节点是 B 元素。

死循环执行步骤3

当线程 T1 执行完，而线程 T2 恢复执行时，死循环就建立了，如下图所示： 

因为 T1 执行完扩容之后 B 节点的下一个节点是 A，而 T2 线程指向的首节点是 A，第二个节点是 B，这个顺序刚好和 T1 扩完容完之后的节点顺序是相反的。T1 执行完之后的顺序是 B 到 A，而 T2 的顺序是 A 到 B，这样 A 节点和 B 节点就形成死循环了，这就是 HashMap 死循环导致的原因。

解决方案

HashMap 死循环的常用解决方案有以下 3 个：

  • 使用线程安全容器 ConcurrentHashMap 替代（推荐使用此方案）。
  • 使用线程安全容器 Hashtable 替代（性能低，不建议使用）。
  • 使用 synchronized 或 Lock 加锁 HashMap 之后，再进行操作，相当于多线程排队执行（比较麻烦，也不建议使用）。

总结

HashMap 死循环发生在 JDK 1.7 版本中，形成死循环的原因是 HashMap 在 JDK 1.7 使用的是头插法，头插法 + 链表 + 多线程并发 + HashMap 扩容，这几个点加在一起就形成了 HashMap 的死循环，解决死锁可以采用线程安全容器 ConcurrentHashMap 替代。

到此这篇关于Java中的HashMap为什么会产生死循环的文章就介绍到这了,更多相关HashMap死循环内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

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