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HashMap学习笔记

2020年07月31日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

HashMap线程不安全体现在会造成死循环、数据丢失、数据覆盖这些问题。其中死循环和数据丢失是在JDK1.7中出现的问题,在JDK1.8中已经得到解决,然而1.8中仍会有数据覆盖这样的问题。

JDK1.7的Entry<K,V>(JDK1.8改成了 Node):

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;//key的hashcode值
......
}

JDK1.7 扩容代码:

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
//新hashMap的大小
int newCapacity = newTable.length;
//重新hash原数组(table)的数据找到新数组(newTable)中的新位置
for (Entry<K,V> e : table) {
 //链表中最后一个元素的next为null则退出,进入上一层继续对数组中的下一个链表中的元素进行操作
 while(null != e) {
   //初始化next指向操作元素的下一个,防止丢失
   Entry<K,V> next = e.next;
   if (rehash) {
     e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
   }
   //计算新位置,i可能是新的(无值)可能是旧的(有值)
   int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
   //操作元素指向新位置的元素(头插法),此时e是操作元素和原i位置元素的链表
   e.next = newTable[i];
   //新数组newTable第i个赋值e(操作元素和原i位置元素的链表),至此完成对一个元素的重新hash
   newTable[i] = e;
   //对e重新赋值下一个要操作的元素(即链表的下一个元素)
   e = next;
 }
}
}

扩容会造成死循环的简单描述:
线程A,线程B同时对HashMap进行扩容操作,线程A操作到 newTable[i] = e; 时CPU分配的时间片用完被迫挂起,而线程B完成了扩容过程。当线程A再次被唤醒时会继续从中断位置开始执行,table和newTable是线程B扩容后的了,由于头插法会导致以后循环的时候产生闭环。 扩容转移后前后链表顺序倒置,在转移过程中修改了原来链表中节点的引用关系。

多线程put时可能会导致数据丢失:
主要问题出在addEntry方法的new Entry (hash, key, value, e),如果两个线程都同时取得了e,则他们下一个元素都是e,然后赋值给table元素的时候有一个成功有一个丢失。

JDK1.8 put值代码:

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//多个线程进入会导致值覆盖
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}

JDK1.8的扩容做了优化,每次扩容都是原长度的2倍, 所以,元素的位置要么是在原位置,要么是在原位置再移动2次幂的位置。

在扩充HashMap的时候,不需要像JDK1.7的实现那样重新计算hash值了。

JDK1.8的hash方法做了优化,低16位和高16位进行异或计算,这样就保证在数组比较小时候hashcode的高低位都能参与到运算中,防止一些散列不均匀的情况。

参考博客(有图):https://blog.csdn.net/swpu_ocean/article/details/88917958

Q&A:

Q:Hashtable扩容的数组长度为什么是旧数组长度乘以2加1?

A:Hashtable中数组的长度尽量为素数或者奇数,同时Hashtable采用取模的方式来计算数组下标,这样减少Hash碰撞,计算出来的数组下标更加均匀。但是这样效率会比HashMap利用位运算计算数组下标低。

Q:Hashtable为什么采用头插法的方式迁移数组?

A:采用头插法的方式效率更高。如果采用尾插法需要遍历数组将元素放置到链表的末尾,而采用头插法将结点放置到链表的头部,减少了遍历数组的时间,效率更高。

Q:JDK1.8前HashMap也是采用头插法迁移数据,多线程情况下会造成死循环,JDK1.8对HashMap做出了优化,为什么JDK1.8Hashtable还是采用头插法的方式迁移数据?

A:Hashtable是线程安全的,所以Hashtable不需要考虑并发冲突问题,可以采用效率更高的头插法。

Q:为什么Hashtable渐渐被弃用?

A:Hashtable使用synchronized来实现线程安全,在多并发的情况下效率低下。

本文地址:https://blog.csdn.net/qq_36042338/article/details/107689175

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