正文前先來一波福利推薦：
福利一：
百萬年薪架構師視頻，該視頻可以學到很多東西，是本人花錢買的VIP課程，學習消化了一年，為了支持一下女朋友公眾號也方便大家學習，共享給大家。
福利二：
畢業答辯以及工作上各種答辯，平時積累了不少精品PPT，現在共享給大家，大大小小加起來有幾千套，總有適合你的一款，很多是網上是下載不到。
獲取方式：
微信關注 精品3分鍾 ，id為 jingpin3mins，關注后回復 百萬年薪架構師 ，精品收藏PPT 獲取雲盤鏈接，謝謝大家支持！
-----------------------正文開始---------------------------
一、背景介紹：
例如原來順序是： 10 20 30 40 插入順序如下 10 20 10 30 20 10 40 30 20 10
二、存在的問題：
采用隊頭插入的方式，導致了HashMap在“多線程環境下”的死循環問題
問題的症狀
從前我們的Java代碼因為一些原因使用了HashMap這個東西，但是當時的程序是單線程的，一切都沒有問題。后來，我們的程序性能有問題，所以需要變成多線程的，於是，變成多線程后到了線上，發現程序經常占了100%的CPU，查看堆棧，你會發現程序都Hang在了HashMap.get()這個方法上了，重啟程序后問題消失。但是過段時間又會來。而且，這個問題在測試環境里可能很難重現。
我們簡單的看一下我們自己的代碼，我們就知道HashMap被多個線程操作。而Java的文檔說HashMap是非線程安全的，應該用ConcurrentHashMap。
但是在這里我們可以來研究一下原因。
Hash表數據結構
HashMap通常會用一個指針數組（假設為table[]）來做分散所有的key，當一個key被加入時，會通過Hash算法通過key算出這個數組的下標i，然后就把這個<key, value>插到table[i]中，如果有兩個不同的key被算在了同一個i，那么就叫沖突，又叫碰撞，這樣會在table[i]上形成一個鏈表。
我們知道，如果table[]的尺寸很小，比如只有2個，如果要放進10個keys的話，那么碰撞非常頻繁，於是一個O(1)的查找算法，就變成了鏈表遍歷，性能變成了O(n)，這是Hash表的缺陷。
所以，Hash表的尺寸和容量非常的重要。一般來說，Hash表這個容器當有數據要插入時，都會檢查容量有沒有超過設定的thredhold，如果超過，需要增大Hash表的尺寸，但是這樣一來，整個Hash表里的無素都需要被重算一遍。這叫rehash，這個成本相當的大。
相信大家對這個基礎知識已經很熟悉了。
HashMap的rehash源代碼
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { int newCapacity = newTable.length; //for循環中的代碼，逐個遍歷鏈表，重新計算索引位置，將老數組數據復制到新數組中去（數組不存儲實際數據，所以僅僅是拷貝引用而已）和 arraylist 或者 linkedlist 中的clone方法是一樣的 都是淺拷貝關系 foreach (Entry<K,V> e : table) { while(null != e) { Entry<K,V> next = e.next; if (rehash) { e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key); } int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //將當前entry的next鏈指向新的索引位置,newTable[i]有可能為空，有可能也是個entry鏈，如果是entry鏈，直接在鏈表頭部插入。
//第一次時 newTable[i] = null
e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } } }
好了，這個代碼算是比較正常的。而且沒有什么問題。
正常的ReHash的過程
畫了個圖做了個演示。
- 我假設了我們的hash算法就是簡單的用key mod 一下表的大小（也就是數組的長度）。
- 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以后都沖突在table[1]這里了。
- 接下來的三個步驟是Hash表 resize成4，然后所有的<key,value> 重新rehash的過程
並發下的Rehash
1）假設我們有兩個線程。我用紅色和淺藍色標注了一下。
我們再回頭看一下我們的 transfer代碼中的這個細節：
int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //假設線程一執行到這 失去了運行權限 //將當前entry的next鏈指向新的索引位置,newTable[i]有可能為空，有可能也是個entry鏈，如果是entry鏈，直接在鏈表頭部插入。 //第一次時 newTable[i] = null e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next;
而我們的線程二執行完成了。於是我們有下面的這個樣子。
注意，因為Thread1的 e 指向了key(3)，而next指向了key(7)，其在線程二rehash后，指向了線程二重組后的鏈表。我們可以看到鏈表的順序被反轉后。
2）線程一被調度回來執行。
- 先是執行 newTalbe[i] = e;
- 然后是e = next，導致了e指向了key(7)，
- 而下一次循環的next = e.next導致了next指向了key(3)
3）一切安好。
線程一接着工作。把key(7)摘下來，放到newTable[i]的第一個，然后把e和next往下移。
4）環形鏈接出現。
e.next = newTable[i] 導致 key(3).next 指向了 key(7)
注意：此時的key(7).next 已經指向了key(3)， 環形鏈表就這樣出現了。
於是，當我們的線程一調用到，HashTable.get(11)時，悲劇就出現了——Infinite Loop。
三、問題解決：
if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node<K,V> loHead = null, loTail = null; // JDK1.8改進了rehash算法，擴容時，容量翻倍，新擴容部分，標識為hi，原來old的部分標識為lo Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; // 聲明了隊尾和隊頭指針。 Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } }