java常见面试问题总结

JDK1.7 并发的HashMap为什么会引起死循环？

• hashmap如何解决hash冲突，为什么hashmap中的链表需要转成红黑树？

• hashmap什么时候会触发扩容？

• jdk1.8之前并发操作hashmap时为什么会有死循环的问题？

• hashmap扩容时每个entry需要再计算一次hash吗？

• hashmap的数组长度为什么要保证是2的幂？

• 如何用LinkedHashMap实现LRU？

• 如何用TreeMap实现一致性hash？

今天研读Java并发容器和框架时，看到为什么要使用ConcurrentHashMap时，其中有一个原因是：线程不安全的HashMap, HashMap在并发执行put操作时会引起死循环，是因为多线程会导致HashMap的Entry链表形成环形数据结构，查找时会陷入死循环。纠起原因看了其他的博客，都比较抽象，所以这里以图形的方式展示一下，希望支持！

（1）当往HashMap中添加元素时，会引起HashMap容器的扩容，原理不再解释，直接附源代码，如下：

1. /**
2.  
   *
3.  
   * 往表中添加元素，如果插入元素之后，表长度不够，便会调用resize方法扩容
4.  
   */
5.  
   void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
6.  
   Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
7.  
   table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
8.  
   if (size++ >= threshold)
9.  
   resize( 2 * table.length);
10.  
    }
11.  
     
12.  
    /**
13.  
    * resize()方法如下，重要的是transfer方法，把旧表中的元素添加到新表中
14.  
    */
15.  
    void resize(int newCapacity) {
16.  
    Entry[] oldTable = table;
17.  
    int oldCapacity = oldTable.length;
18.  
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
19.  
    threshold = Integer.MAX_VALUE;
20.  
    return;
21.  
    }
22.  
     
23.  
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
24.  
    transfer(newTable);
25.  
    table = newTable;
26.  
    threshold = ( int)(newCapacity * loadFactor);
27.  
    }

/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {
while( null != e) {
Entry<K,V> next = e.next; ---------------------( 1)
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
} // while
}
}

 

（3）假设：

1.  
   Map<Integer> map = new HashMap<Integer>( 2); // 只能放置两个元素，其中的threshold为1（表中只填充一个元素时），即插入元素为1时就扩容（由addEntry方法中得知）
2.  
   //放置2个元素 3 和 7，若要再放置元素8（经hash映射后不等于1）时，会引起扩容

假设放置结果图如下：

现在有两个线程A和B，都要执行put操作，即向表中添加元素，即线程A和线程B都会看到上面图的状态快照

执行顺序如下：

执行一：  线程A执行到transfer函数中（1）处挂起（transfer函数代码中有标注）。此时在线程A的栈中

1. e = 3
2.  next = 7 

执行二：线程B执行 transfer函数中的while循环，即会把原来的table变成新一table（线程B自己的栈中），再写入到内存中。如下图（假设两个元素在新的hash函数下也会映射到同一个位置）

执行三： 线程A解挂，接着执行（看到的仍是旧表），即从transfer代码（1）处接着执行，当前的 e = 3, next = 7, 上面已经描述。

1. 处理元素 3 ， 将 3 放入 线程A自己栈的新table中（新table是处于线程A自己栈中，是线程私有的，不肥线程2的影响），处理3后的图如下：

2.  线程A再复制元素 7 ，当前 e = 7 ,而next值由于线程 B 修改了它的引用，所以next 为 3 ，处理后的新表如下图

3. 由于上面取到的next = 3, 接着while循环，即当前处理的结点为3， next就为null ，退出while循环，执行完while循环后，新表中的内容如下图：

4. 当操作完成，执行查找时，会陷入死循环！