Java面试题：高并发环境下，HashMap可能出现的致命问题。注意：是在jdk8以下版本

概念1：Rehash的概念？ 

Rehash 是HashMap在扩容时候的一个步骤。

HashMap的容量是有限的。当经过多次元素插入，使得HashMap达到一定饱和度时，Key映射位置发生冲突的几率会逐渐提高。

这时候，HashMap需要扩展它的长度，也就是进行Resize



影响发生Resize的因素有两个： 

1.Capacity（HashMap的当前长度–容量） 

HashMap的当前长度。上一期曾经说过，HashMap的长度是2的幂。

2.LoadFactor（负载因子） 

HashMap负载因子，默认值为0.75f。

衡量HashMap是否进行Resize的条件如下： 
HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor （默认情况下是 == 原来长度 * 0.75）

HashMap的Resize方法具体做了什么事情？

1.扩容 

创建一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍。

2.ReHash 

遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组。为什么要重新Hash呢？因为长度扩大以后，Hash的规则也随之改变。

让我们回顾一下Hash公式： 
index = HashCode（Key） & （Length - 1）

当原数组长度为8时，Hash运算是和111B（代表二进制的7）做与运算；新数组长度为16，Hash运算是和1111B（代表二进制的15）做与运算。Hash结果显然不同





ReHash的Java代码如下：

/**
* 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;
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;
}
}
}

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注意HashMap在多线程下的Rehash可能会出现什么样的问题呢？

假设一个HashMap已经到了Resize的临界点。此时有两个线程A和B，在同一时刻对HashMap进行Put操作： 


 
此时达到Resize条件，两个线程各自进行Rezie的第一步，也就是扩容：

这时候，两个线程都走到了ReHash的步骤。让我们回顾一下ReHash的代码： 



假如此时线程B遍历到Entry3对象，刚执行完红框里的这行代码，线程就被挂起。 

对于线程B来说 

： e = Entry3 next =Entry2 

这时候线程A畅通无阻地进行着Rehash，当ReHash完成后，结果如下（图中的e和next，代表线程B的两个引用）： 



直到这一步，看起来没什么毛病。接下来线程B恢复，继续执行属于它自己的ReHash。 

线程B刚才的状态是：e = Entry3 next = Entry2 


 

当执行到上面这一行时，显然 i = 3，因为刚才线程A对于Entry3的hash结果也是3。 



我们继续执行到这两行，Entry3放入了线程B的数组下标为3的位置，并且e指向了Entry2。 

此时e和next的指向如下： 
e =Entry2 next = Entry2 

整体情况如下图所示： 


 

接着是新一轮循环，又执行到红框内的代码行： 


 
e = Entry2 

next = Entry3 

整体情况如图所示： 


 

接下来执行下面的三行，用头插法把Entry2插入到了线程B的数组的头结点： 


 

整体情况如图所示： 


 

第三次循环开始，又执行到红框的代码： 


 

e = Entry3 

next = Entry3.next = null

最后一步，当我们执行下面这一行的时候，见证奇迹的时刻来临了 



newTable[i] = Entry2 

e = Entry3 

Entry2.next = Entry3 

Entry3.next = Entry2 
链表出现了环形！ 

整体情况如图所示： 


 
此时，问题还没有直接产生。当调用Get查找一个不存在的Key， 

而这个Key的Hash结果恰好等于3的时候，由于位置3带有环形链表，所以程序将会进入死循环！

这种情况，不禁让人联想到一道经典的面试题： 
漫画算法：如何判断链表有环？ 

如何杜绝这种情况？ 



总结如下

1.Hashmap在插入元素过多的时候需要进行Resize， 

Resize的条件是 HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor。

2.Hashmap的Resize包含扩容和ReHash两个步骤，ReHash在并发的情况下可能会形成链表环。

链表头插法的会颠倒原来一个散列桶里面链表的顺序。在并发的时候原来的顺序被另外一个线程a颠倒了，而被挂起线程b恢复后拿扩容前的节点和顺序继续完成第一次循环后，又遵循a线程扩容后的链表顺序重新排列链表中的顺序，最终形成了环。