Java HashMap的死循环

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Java HashMap的死循环

2018年04月28日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3000字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

Hash表数据结构

我需要简单地说一下HashMap这个经典的数据结构。

HashMap通常会用一个指针数组（假设为table[]）来做分散所有的key，当一个key被加入时，会通过Hash算法通过key算出这个数组的下标i，然后就把这个<key, value>插到table[i]中，如果有两个不同的key被算在了同一个i，那么就叫冲突，又叫碰撞，这样会在table[i]上形成一个链表。

我们知道，如果table[]的尺寸很小，比如只有2个，如果要放进10个keys的话，那么碰撞非常频繁，于是一个O(1)的查找算法，就变成了链表遍历，性能变成了O(n)，这是Hash表的缺陷（可参看《Hash
Collision DoS 问题》）。

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，但是这样一来，整个Hash表里的无素都需要被重算一遍。这叫rehash，这个成本相当的大。

相信大家对这个基础知识已经很熟悉了。

HashMap的rehash源代码

下面，我们来看一下Java的HashMap的源代码。

Put一个Key,Value对到Hash表中：

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<K,V> 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;
}

检查容量是否超标

void

addEntry(int

hash, K key, V value, int

bucketIndex)
{
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] =

new 

Entry<K,V>(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);
}

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。

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);
}

迁移的源代码，注意高亮处：

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<K,V> e = src[j];
        if

(e != null) {
            src[j] =

null;
            do

{
                Entry<K,V> next = e.next;
                int

i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }

while 

(e != null);
        }
    }
}

好了，这个代码算是比较正常的。而且没有什么问题。

正常的ReHash的过程

画了个图做了个演示。

我假设了我们的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<key,value> 重新rehash的过程

并发下的Rehash

1）假设我们有两个线程。我用红色和浅蓝色标注了一下。

我们再回头看一下我们的 transfer代码中的这个细节：

do

{
    Entry<K,V> next = e.next;

// <--假设线程一执行到这里就被调度挂起了
    int

i = indexFor(e.hash, newCapacity);
    e.next = newTable[i];
    newTable[i] = e;
    e = next;
}

while 

(e != null);