java中HashMap在多线程环境下引起CPU100%的问题解决
最近项目中出现了Tomcat占用CPU100%的情况,原以为是代码中出现死循环,后台使用jstack做了dump,发现是系统中不合理使用HashMap导致出现了死循环(注意不是死锁)。
产生这个死循环的根源在于对一个未保护的共享变量 — 一个"HashMap"数据结构的操作。当在所有操作的方法上加了"synchronized"后,一切恢复了正常。
这算jvm的bug吗?应该说不是的,这个现象很早以前就报告出来了(详细见:http://bugs.sun.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6423457)。Sun的工程师并不认为这是bug,而是建议在这样的场景下应采用"ConcurrentHashMap",
回复中的原话:
This is a classic symptom of an incorrectly synchronized use of
HashMap. Clearly, the submitters need to use a thread-safe
HashMap. If they upgraded to Java 5, they could just use ConcurrentHashMap.
所以在开发过程中应当注意这点,在多线程的环境下,尽量使用ConcurrentHashMap。
可能出现问题的地方是在扩容的时候
- void resize(int newCapacity) {
- Entry[] oldTable = table;
- int oldCapacity = oldTable.length;
- if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
- threshold = Integer.MAX_VALUE;
- return;
- }
- Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
- transfer(newTable);
- table = newTable;
- threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
- }
这个方法本身没有问题,问题出在transfer(newTable);这个方法是用来移动oldTable里的数据到newTable里。
- /**
- * Transfers all entries from current table to newTable.
- */
- void transfer(Entry[] newTable) {
- Entry[] src = table;
- int newCapacity = newTable.length;
- for (int j = 0; j < src.length; j++) {
- //(1)
- Entry<K,V> e = src[j];
- if (e != null) {
- src[j] = null;
- do {
- //(2)
- Entry<K,V> next = e.next;
- int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
- //(3)
- e.next = newTable[i];
- newTable[i] = e;
- e = next;
- } while (e != null);
- }
- }
- }
下面分析可能出现的情况,假设原来oldTable里存放a1,a2的hash值是一样的,那么entry链表顺序是:
P1:oldTable[i]->a1->a2->null
P2:oldTable[i]->a1->a2->null
线程P1运行到(1)下面这行时,e=a1(a1.next=a2),继续运行到(2)下面时,next=a2。这个时候切换到线程P2,线程P2执行完这个链表的循环。如果恰a1,a2在新的table中的hash值又是一样的,那么此时的链表顺序是:
主存:newTable[i]->a2->a1->null
注意这个时候,a1,a2连接顺序已经反了。现在cpu重新切回P1,在(3)这行以后:e.next = newTable[i];即:a1.next=newTable[i];
newTable[i]=a1;
e=a2;
开始第二次while循环(e=a2,next=a1):
a2.next=newTable[i];//也就是a2.next=a1
newTable[i]=a2
e=a1
开始第三次while循环(e=a1,next=null)
a1.next=newTable[i];//也就是a1.next=a2
这个时候a1.next=a2,a2.next=a1,形成回环了,这样就造成了死循环,在get操作的时候next永远不为null,造成死循环。
可以看到很偶然的情况下会出现死循环,不过一旦出现后果是非常严重的,多线程的环境还是应该用ConcurrentHashMap。
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