HashMap 死循環(huán)是一個比較常見、比較經(jīng)典的問題，在日常的面試中出現(xiàn)的頻率比較高，今天這篇文章咱們就通過圖解的方式，帶大家徹底梳理和理解一下這個問題。

前置知識

首先我們要了解一下為什么會有這個問題的發(fā)生？

死循環(huán)問題發(fā)生在 JDK 1.7 版本中，造成這個問題主要是由于 HashMap 自身的運行機制，加上并發(fā)操作，從而導(dǎo)致了死循環(huán)。在 JDK 1.7 中 HashMap 的底層數(shù)據(jù)實現(xiàn)是數(shù)組 + 鏈表的方式，如下圖所示：

而 HashMap 在數(shù)據(jù)添加時使用的是頭插入，如下圖所示：



HashMap 正常情況下的擴容實現(xiàn)如下圖所示：



舊 HashMap 的節(jié)點會依次轉(zhuǎn)移到新 HashMap 中，舊 HashMap 轉(zhuǎn)移的順序是 A、B、C，而新 HashMap 使用的是頭插法，所以最終在新 HashMap 中的順序是 C、B、A，也就是上圖展示的那樣。有了這些前置知識之后，咱們來看死循環(huán)是如何誕生的？

死循環(huán)執(zhí)行步驟1

死循環(huán)是因為并發(fā) HashMap 擴容導(dǎo)致的，并發(fā)擴容的第一步，線程 T1 和線程 T2 要對 HashMap 進行擴容操作，此時 T1 和 T2 指向的是鏈表的頭結(jié)點元素 A，而 T1 和 T2 的下一個節(jié)點，也就是 T1.next 和 T2.next 指向的是 B 節(jié)點，如下圖所示：

死循環(huán)執(zhí)行步驟2

死循環(huán)的第二步操作是，線程 T2 時間片用完進入休眠狀態(tài)，而線程 T1 開始執(zhí)行擴容操作，一直到線程 T1 擴容完成后，線程 T2 才被喚醒，擴容之后的場景如下圖所示：



從上圖可知線程 T1 執(zhí)行之后，因為是頭插法，所以 HashMap 的順序已經(jīng)發(fā)生了改變，但線程 T2 對于發(fā)生的一切是不可知的，所以它的指向元素依然沒變，如上圖展示的那樣，T2 指向的是 A 元素，T2.next 指向的節(jié)點是 B 元素。

死循環(huán)執(zhí)行步驟3

當線程 T1 執(zhí)行完，而線程 T2 恢復(fù)執(zhí)行時，死循環(huán)就建立了，如下圖所示：



因為 T1 執(zhí)行完擴容之后 B 節(jié)點的下一個節(jié)點是 A，而 T2 線程指向的首節(jié)點是 A，第二個節(jié)點是 B，這個順序剛好和 T1 擴完容完之后的節(jié)點順序是相反的。

T1 執(zhí)行完之后的順序是 B 到 A，而 T2 的順序是 A 到 B，這樣 A 節(jié)點和 B 節(jié)點就形成死循環(huán)了，這就是 HashMap 死循環(huán)導(dǎo)致的原因。

解決方案

HashMap 死循環(huán)的常用解決方案有以下 3 個：

使用線程安全容器 ConcurrentHashMap 替代（推薦使用此方案）。

使用線程安全容器 Hashtable 替代（性能低，不建議使用）。

使用 synchronized 或 Lock 加鎖 HashMap 之后，再進行操作，相當于多線程排隊執(zhí)行（比較麻煩，也不建議使用）。

總結(jié)

HashMap 死循環(huán)發(fā)生在 JDK 1.7 版本中，形成死循環(huán)的原因是 HashMap 在 JDK 1.7 使用的是頭插法，頭插法 + 鏈表 + 多線程并發(fā) + HashMap 擴容，這幾個點加在一起就形成了 HashMap 的死循環(huán)，解決死鎖可以采用線程安全容器 ConcurrentHashMap 替代。

審核編輯：劉清