JDK1.7中HashMap死环问题及JDK1.8中对HashMap的优化源码详解

一、JDK1.7中HashMap扩容死锁问题

我们起首来看一下JDK1.7中put方法的源码

我们打开addEntry方法如下，它会判断数组当前容量是否已经凌驾的阈值，例如假设当前的数组容量是16，加载因子为0.75，即凌驾了12，而且刚好要插入的索引处有元素，这时间就需要举行扩容操纵，可以看到resize扩容巨细是原数组的两倍，仍然符合数组的长度是2的指数次幂

我们再进入resize方法如下，它起首会对之前的数组容量举行判断，看是否已经到达了数组最大容量，假如没有，反面会举行数组的转移操纵，即transfer方法

我们先来看一下举行转移操纵的方法，JDK1.7中HashMap存在死锁问题的原因也主要会合在这

假设我们有如许一个HashMap，如下

现在需要对其举行扩容操纵(假设已经到达扩容阈值，忽略其他元素)

根据源码中，此时会产生连个指针，一个e指针，指向当前节点，另一个节点为next，指向e的下一个节点，即e.next，如下图所示

源码中的if判断实现的是重哈希，indexFor操纵实现的是重新定位当前节点在新数组中的位置，我们来看一下新数组

假设此时还是定位到数组3号位

接着看源码e.next = newTable，即将e.next节点指向了扩容后数组的的3号位，因为这是刚创建的新数组，还是空数组，因此e.next = null,此时指向如下图所示

接着实行下一步newTable = e，即将当前节点e赋值给刚在新数组找到的新节点，如下图所示

最后一步e = next，即：

至此，while循环的第一遍结束，此时e指向杨过这个节点，很显着不为空，会举行第二次循环，重复以上操纵，最后产生的效果为：

可以杨过和小龙女两个节点的位置发生了改变了(这也是HashMap为什么无序的原因)

以上为单线程下举行扩容，并不会产生线程安全问题，但是假如是多线程举行扩容呢

我们假设现在有两个线程同时对数组扩容，每个线程都存在两个指针，线程1为e和next，线程2为e2和next2

假设此时线程2运行到如下红色框中的代码时线程壅闭了，对应上图则是e2指向了小龙女，next2指向了杨过

因为线程2被壅闭了，其反面的代码就没法继续实行了，而此时线程1也进入方法举行扩容，扩容后的结果就是单线程时扩容后的结果，如上图所示，此时相比于扩容前的HashMap，杨过和小龙女位置已经调换

此时刚刚被壅闭的的线程2被唤醒了，注意此时线程2中两个指针的指向，如下图所示

此时线程2实行e.next = newTable这一行，即e2的下一个节点指向其扩容的新数组，如下图所示：

再实行下面的newTable = e，即将小龙女这个节点填入数组中，如下

现在指向最后一步e = next,由于此时next2还指向线程1扩容后数组中的杨过节点，因此现在e2和next2都指向杨过节点

接着第二次循环，结果如下：

现在举行第三次循环，仍然是e.next = newTable这一行，此时的newTable是杨过节点，因此这步的结果就是小龙女节点又指回了杨过节点

此时又实行e = newTable，结果如下：

最后一步实行完后两个指针都指向了空

此时新扩容的数组也形成了一个环

以上就是HashMap扩容时死锁的原因

二、JDK1.8中对HashMap的优化

先看一下JDK8中HashMap源码

1. <code> public V put(K key, V value) {
2. return putVal(hash(key), key, value, false, true);
3. }
5. final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
6. boolean evict) {
7. Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
8. // 容量为空时重新赋值
9. if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
10. n = (tab = resize()).length;
11. // 元素不存在，则直接插入数组即可
12. if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
13. tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
14. else {
15. Node<K,V> e; K k;
16. // 原值已存在，直接替换
17. if (p.hash == hash &&
18. ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
19. e = p;
20. // 假如是 LinkedHashMap 实现的话，会使用红黑树作为数据结构，调用其 putTreeVal()
21. else if (p instanceof TreeNode)
22. e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
23. else {
24. for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
25. // 找到最后一个 next 不会 null 的位置，插入元素
26. if ((e = p.next) == null) {
27. p.next = newNode(hash, key, value, null);
28. // 假如树的深度大于阀值-1, 则重新调整，平衡二叉树
29. if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
30. treeifyBin(tab, hash);
31. break;
32. }
33. // 找到元素存在，直接进入后续更新
34. if (e.hash == hash &&
35. ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
36. break;
37. p = e;
38. }
39. }
40. // 当元素存在时，更新，并返回旧值
41. if (e != null) { // existing mapping for key
42. V oldValue = e.value;
43. // 存在才添加判断
44. if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
45. e.value = value;
46. // LinkedHashMap 预留
47. afterNodeAccess(e);
48. return oldValue;
49. }
50. }
51. // 修改+1
52. ++modCount;
53. // 容量凌驾阀值，扩容
54. if (++size > threshold)
55. resize();
56. // LinkedHashMap 预留
57. afterNodeInsertion(evict);
58. return null;
59. }</code>

复制代码

当容量凌驾阈值时举行扩容操纵，我们进入resize方法，源码如下

1. <code> /**
2. * Initializes or doubles table size. If null, allocates in
3. * accord with initial capacity target held in field threshold.
4. * Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
5. * elements from each bin must either stay at same index, or move
6. * with a power of two offset in the new table.
7. *
8. * @return the table
9. */
10. final Node<K,V>[] resize() {
11. Node<K,V>[] oldTab = table;
12. int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
13. int oldThr = threshold;
14. int newCap, newThr = 0;
15. if (oldCap > 0) {
16. if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
17. threshold = Integer.MAX_VALUE;
18. return oldTab;
19. }
20. else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
21. oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
22. newThr = oldThr << 1; // double threshold
23. }
24. else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
25. newCap = oldThr;
26. else { // zero initial threshold signifies using defaults
27. newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
28. newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
29. }
30. if (newThr == 0) {
31. float ft = (float)newCap * loadFactor;
32. newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
33. (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
34. }
35. threshold = newThr;
36. @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
37. Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
38. table = newTab;
39. if (oldTab != null) {
40. for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
41. Node<K,V> e;
42. if ((e = oldTab[j]) != null) {
43. oldTab[j] = null;
44. if (e.next == null)
45. newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
46. else if (e instanceof TreeNode)
47. ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
48. else { // preserve order
49. //这里定义了两组头和尾指针
50. Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
51. Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
52. Node<K,V> next;
53. do {
54. next = e.next;
55. //使用当前结点的hash值与就数组的长度做与运算，假如是0则是低位
56. if ((e.hash & oldCap) == 0) {
57. if (loTail == null)
58. loHead = e;
59. else
60. loTail.next = e;
61. loTail = e;
62. }
63. else {//假如是16则是高位
64. if (hiTail == null)
65. hiHead = e;
66. else
67. hiTail.next = e;
68. hiTail = e;
69. }
70. } while ((e = next) != null);
71. if (loTail != null) {
72. loTail.next = null;
73. newTab[j] = loHead;
74. }
75. if (hiTail != null) {
76. hiTail.next = null;
77. newTab[j + oldCap] = hiHead;
78. }
79. }
80. }
81. }
82. }
83. return newTab;
84. }</code>

复制代码

可以看出，当对数组举行迁移时，这里定义了两组指针，分别是低位头和尾、高位头和尾，举个例子就能看出为什么要这么做，假设旧数组的长度为16

1. <code>数组长度 0000 0000 0000 1000
2. hash值 0101 1011 1111 1011 (随机)
3. 与运算结果只有两种
4. 0000 0000 0000 1000 ---------16
5. 0000 0000 0000 0000 ---------0</code>

复制代码

与运算的结果只存在0和16两种大概，接着往下面的源码看，假如是0则是低位，假如是16则是高位

这里就假设与运算的结果为0，那么数组的指向则酿成如许：

接着实行下面的代码，将低位头部loHead赋值给新数组，在前面我们可以看到j为遍历旧数组的索引，如许，就将高位的所有结点都移动到了新数组

接下来，newTable[j] = loHead将高位的尾部置空，再将高位的头部放到新数组的j + oldCap索引处（当前索引+旧数组的长度），比如说现在的索引是3，再加上数组长度16，最后就是将高位放到新数组的索引为19的地方去，如许，位置图就成了如下：

到此，转移结束，制止了JDK1.7的使用两个指针大概出现的死环问题

总结：在JDK1.8之后，HashMap底层的数组扩容后迁移的方法举行了优化。把一个链表分成了两组，分成高为和低位分别去迁移，制止了死环问题。而且在迁移的过程中并没有举行任何的rehash（重新记算hash），进步了性能。它是直接将链表给断掉，举行险些是一个均等的拆分，然后通过头指针的指向将团体给迁移过去，如许就减小了链表的长度。

来源：https://www.cnblogs.com/baolingye/p/11688667.html