彻底搞懂HashMap,HashTable,ConcurrentHashMap之关联

注: 今天看到的一篇讲hashMap,hashTable,concurrentHashMap很透彻的一篇文章, 感谢原作者的分享. 

原文地址: http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8193118 

Java集合类是个非常重要的知识点，HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap等算是集合类中的重点，可谓“重中之重”，首先来看个问题，如面试官问你：HashMap和HashTable有什么区别，一个比较简单的回答是：

1、HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的。

2、HashMap的键和值都允许有null值存在，而HashTable则不行。

3、因为线程安全的问题，HashMap效率比HashTable的要高。

能答出上面的三点，简单的面试，算是过了，但是如果再问：Java中的另一个线程安全的与HashMap极其类似的类是什么？同样是线程安全，它与HashTable在线程同步上有什么不同？能把第二个问题完整的答出来，说明你的基础算是不错的了。带着这个问题，本章开始系Java之美[从菜鸟到高手演变]系列之深入解析HashMap和HashTable类应用而生！总想在文章的开头说点儿什么，但又无从说起。从最近的一些面试说起吧，感受就是：知识是永无止境的，永远不要觉得自己已经掌握了某些东西。如果对哪一块知识感兴趣，那么，请多多的花时间，哪怕最基础的东西也要理解它的原理，尽量往深了研究，在学习的同时，记得多与大家交流沟通，因为也许某些东西，从你自己的角度，是很难发现的，因为你并没有那么多的实验环境去发现他们。只有交流的多了，才能及时找出自己的不足，才能认识到：“哦，原来我还有这么多不知道的东西！”。

一、HashMap的内部存储结构 
Java中数据存储方式最底层的两种结构，一种是数组，另一种就是链表，数组的特点：连续空间，寻址迅速，但是在删除或者添加元素的时候需要有较大幅度的移动，所以查询速度快，增删较慢。而链表正好相反，由于空间不连续，寻址困难，增删元素只需修改指针，所以查询慢、增删快。有没有一种数据结构来综合一下数组和链表，以便发挥他们各自的优势？答案是肯定的！就是：哈希表。哈希表具有较快（常量级）的查询速度，及相对较快的增删速度，所以很适合在海量数据的环境中使用。一般实现哈希表的方法采用“拉链法”，我们可以理解为“链表的数组”，如下图：

从上图中，我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。它的内部其实是用一个Entity数组来实现的，属性有key、value、next。接下来我会从初始化阶段详细的讲解HashMap的内部结构。

1、初始化 
首先来看三个常量： 
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; 初始容量：16 
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1  
<< 30; 最大容量：2的30次方：1073741824 
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;  
装载因子，后面再说它的作用 
来看个无参构造方法，也是我们最常用的：

[java] view plain copy

1. public HashMap() {  

2.         this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;  

3.         threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);  

4.         table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];  

5.         init();  

6.     }  

loadFactor、threshold的值在此处没有起到作用，不过他们在后面的扩容方面会用到，此处只需理解table=newEntry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY].说明，默认就是开辟16个大小的空间。另外一个重要的构造方法：

[java] view plain copy

1. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  

2.         if (initialCapacity < 0)  

3.             throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  

4.                                                initialCapacity);  

5.         if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  

6.             initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  

7.         if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  

8.             throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  

9.                                                loadFactor);  

10.  

11.        // Find a power of 2 >= initialCapacity  

12.        int capacity = 1;  

13.        while (capacity < initialCapacity)  

14.            capacity <<= 1;  

15.  

16.        this.loadFactor = loadFactor;  

17.        threshold = (int)(capacity * loadFactor);  

18.        table = new Entry[capacity];  

19.        init();  

20.    }  

就是说传入参数的构造方法，我们把重点放在：

[java] view plain copy

1. while (capacity < initialCapacity)  

2.            capacity <<= 1;  

上面，该代码的意思是，实际的开辟的空间要大于传入的第一个参数的值。举个例子：
new HashMap(7,0.8),loadFactor为0.8，capacity为7，通过上述代码后，capacity的值为：8.（1 << 2的结果是4,2 << 2的结果为8<此处感谢网友wego1234的指正>）。所以，最终capacity的值为8，最后通过new Entry[capacity]来创建大小为capacity的数组，所以，这种方法最红取决于capacity的大小。
2、put(Object key,Objectvalue)操作
 
当调用put操作时，首先判断key是否为null，如下代码1处：

[java] view plain copy

1. <p>public V put(K key, V value) {  

2.         if (key == null)  

3.             return putForNullKey(value);  

4.         int hash = hash(key.hashCode());  

5.         int i = indexFor(hash, table.length);  

6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  

7.             Object k;  

8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  

9.                 V oldValue = e.value;  

10.                e.value = value;  

11.                e.recordAccess(this);  

12.                return oldValue;  

13.            }  

14.        }</p><p>        modCount++;  

15.        addEntry(hash, key, value, i);  

16.        return null;  

17.    }</p>  

如果key是null，则调用如下代码：

[java] view plain copy

1. private V putForNullKey(V value) {  

2.         for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {  

3.             if (e.key == null) {  

4.                 V oldValue = e.value;  

5.                 e.value = value;  

6.                 e.recordAccess(this);  

7.                 return oldValue;  

8.             }  

9.         }  

10.        modCount++;  

11.        addEntry(0, null, value, 0);  

12.        return null;  

13.    }  

就是说，获取Entry的第一个元素table[0]，并基于第一个元素的next属性开始遍历，直到找到key为null的Entry，将其value设置为新的value值。
如果没有找到key为null的元素，则调用如上述代码的addEntry(0, null, value,0);增加一个新的entry，代码如下：

[java] view plain copy

1. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  

2.     Entry<K,V> e = table[bucketIndex];  

3.         table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);  

4.         if (size++ >= threshold)  

5.             resize(2 * table.length);  

6.     }  

先获取第一个元素table[bucketIndex],传给e对象，新建一个entry，key为null，value为传入的value值，next为获取的e对象。如果容量大于threshold，容量扩大2倍。
如果key不为null，这也是大多数的情况，重新看一下源码：

[java] view plain copy

1. public V put(K key, V value) {  

2.         if (key == null)  

3.             return putForNullKey(value);  

4.         int hash = hash(key.hashCode());//---------------2---------------  

5.         int i = indexFor(hash, table.length);  

6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//--------------3-----------  

7.             Object k;  

8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  

9.                 V oldValue = e.value;  

10.                e.value = value;  

11.                e.recordAccess(this);  

12.                return oldValue;  

13.            }  

14.        }//-------------------4------------------  

15.        modCount++;//----------------5----------  

16.        addEntry(hash, key, value, i);-------------6-----------  

17.        return null;  

18.    }  

看源码中2处，首先会进行key.hashCode()操作，获取key的哈希值，hashCode()是Object类的一个方法，为本地方法，内部实现比较复杂，我们
会在后面作单独的关于Java中Native方法的分析中介绍。hash()的源码如下：

[java] view plain copy

1. static int hash(int h) {  

2.         // This function ensures that hashCodes that differ only by  

3.         // constant multiples at each bit position have a bounded  

4.         // number of collisions (approximately 8 at default load factor).  

5.         h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);  

6.         return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);  

7.     }  

int i = indexFor(hash, table.length);的意思，相当于int i = hash% Entry[].length;得到i后，就是在Entry数组中的位置，（上述代码5和6处是如果Entry数组中不存在新要增加的元素，则执行5,6处的代码，如果存在，即Hash冲突，则执行 3-4处的代码，此处HashMap中采用链地址法解决Hash冲突。此处经网友bbycszh指正，发现上述陈述有些问题）。重新解释：其实不管Entry数组中i位置有无元素，都会去执行5-6处的代码，如果没有，则直接新增，如果有，则将新元素设置为Entry[0]，其next指针指向原有对象，即原有对象为Entry[1]。具体方法可以解释为下面的这段文字：（3-4处的代码只是检查在索引为i的这条链上有没有key重复的，有则替换且返回原值，程序不再去执行5-6处的代码，无则无处理）

上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。如， 第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的i=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其i也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] =B,如果又进来C,i也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现i=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起,也就是说数组中存储的是最后插入的元素。

到这里为止，HashMap的大致实现，我们应该已经清楚了。当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现，这里也说一下。比如：Entry[]的长度一定后，随着map里面数据的越来越长，这样同一个i的链就会很长，会不会影响性能？HashMap里面设置一个因素（也称为因子），随着map的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度。

2、get(Object key)操作
get(Object key)操作时根据键来获取值，如果了解了put操作，get操作容易理解，先来看看源码的实现：

[java] view plain copy

1. public V get(Object key) {  

2.         if (key == null)  

3.             return getForNullKey();  

4.         int hash = hash(key.hashCode());  

5.         for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  

6.              e != null;  

7.              e = e.next) {  

8.             Object k;  

9.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))//-------------------1----------------  

10.                return e.value;  

11.        }  

12.        return null;  

13.    }  

意思就是：1、当key为null时，调用getForNullKey()，源码如下：

[java] view plain copy

1. private V getForNullKey() {  

2.         for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {  

3.             if (e.key == null)  

4.                 return e.value;  

5.         }  

6.         return null;  

7.     }  

2、当key不为null时，先根据hash函数得到hash值，在更具indexFor()得到i的值，循环遍历链表，如果有：key值等于已存在的key值，则返回其value。如上述get()代码1处判断。

总结下HashMap新增put和获取get操作：

[java] view plain copy

1. //存储时:  

2. int hash = key.hashCode();  

3. int i = hash % Entry[].length;  

4. Entry[i] = value;  

5.   

6. //取值时:  

7. int hash = key.hashCode();  

8. int i = hash % Entry[].length;  

9. return Entry[i];  

理解了就比较简单。

此处附一个简单的HashMap小算法应用：

[java] view plain copy

1. package com.xtfggef.hashmap;  

2.   

3. import java.util.HashMap;  

4. import java.util.Map;  

5. import java.util.Set;  

6.   

7. /** 

8.  * 打印在数组中出现n/2以上的元素 

9.  * 利用一个HashMap来存放数组元素及出现的次数 

10. * @author erqing 

11. * 

12. */  

13.public class HashMapTest {  

14.      

15.    public static void main(String[] args) {  

16.          

17.        int [] a = {2,3,2,2,1,4,2,2,2,7,9,6,2,2,3,1,0};  

18.          

19.        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer,Integer>();  

20.        for(int i=0; i<a.length; i++){  

21.            if(map.containsKey(a[i])){  

22.                int tmp = map.get(a[i]);  

23.                tmp+=1;  

24.                map.put(a[i], tmp);  

25.            }else{  

26.                map.put(a[i], 1);  

27.            }  

28.        }  

29.        Set<Integer> set = map.keySet();//------------1------------  

30.        for (Integer s : set) {  

31.            if(map.get(s)>=a.length/2){  

32.                System.out.println(s);  

33.            }  

34.        }//--------------2---------------  

35.    }  

36.}  

此处注意两个地方，map.containsKey()，还有就是上述1-2处的代码。

理解了HashMap的上面的操作，其它的大多数方法都很容易理解了。搞清楚它的内部存储机制，一切OK！

二、HashTable的内部存储结构

HashTable和HashMap采用相同的存储机制，二者的实现基本一致，不同的是：

1、HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的，内部的方法基本都是synchronized。

2、HashTable不允许有null值的存在。

在HashTable中调用put方法时，如果key为null，直接抛出NullPointerException。其它细微的差别还有，比如初始化Entry数组的大小等等，但基本思想和HashMap一样。

三、HashTable和ConcurrentHashMap的比较

如我开篇所说一样，ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap的实现。同样是线程安全的类，它与HashTable在同步方面有什么不同呢？

之前我们说，synchronized关键字加锁的原理，其实是对对象加锁，不论你是在方法前加synchronized还是语句块前加，锁住的都是对象整体，但是ConcurrentHashMap的同步机制和这个不同，它不是加synchronized关键字，而是基于lock操作的，这样的目的是保证同步的时候，锁住的不是整个对象。事实上，ConcurrentHashMap可以满足concurrentLevel个线程并发无阻塞的操作集合对象。关于concurrentLevel稍后介绍。

1、构造方法

为了容易理解，我们先从构造函数说起。ConcurrentHashMap是基于一个叫Segment数组的，其实和Entry类似，如下：

[java] view plain copy

1. public ConcurrentHashMap()  

2.   {  

3.     this(16, 0.75F, 16);  

4.   }  

默认传入值16，调用下面的方法：

[java] view plain copy

1. public ConcurrentHashMap(int paramInt1, float paramFloat, int paramInt2)  

2.   {  

3.     if ((paramFloat <= 0F) || (paramInt1 < 0) || (paramInt2 <= 0))  

4.       throw new IllegalArgumentException();  

5.   

6.     if (paramInt2 > 65536) {  

7.       paramInt2 = 65536;  

8.     }  

9.   

10.    int i = 0;  

11.    int j = 1;  

12.    while (j < paramInt2) {  

13.      ++i;  

14.      j <<= 1;  

15.    }  

16.    this.segmentShift = (32 - i);  

17.    this.segmentMask = (j - 1);  

18.    this.segments = Segment.newArray(j);  

19.  

20.    if (paramInt1 > 1073741824)  

21.      paramInt1 = 1073741824;  

22.    int k = paramInt1 / j;  

23.    if (k * j < paramInt1)  

24.      ++k;  

25.    int l = 1;  

26.    while (l < k)  

27.      l <<= 1;  

28.  

29.    for (int i1 = 0; i1 < this.segments.length; ++i1)  

30.      this.segments[i1] = new Segment(l, paramFloat);  

31.  }  

你会发现比HashMap的构造函数多一个参数，paramInt1就是我们之前谈过的initialCapacity，就是数组的初始化大小，paramfloat为loadFactor（装载因子），而paramInt2则是我们所要说的concurrentLevel，这三个值分别被初始化为16,0.75,16，经过：

[java] view plain copy

1. while (j < paramInt2) {  

2.       ++i;  

3.       j <<= 1;  

4.     }  

后，j就是我们最终要开辟的数组的size值，当paramInt1为16时，计算出来的size值就是16.通过：

this.segments =Segment.newArray(j)后，我们看出了，最终稿创建的Segment数组的大小为16.最终创建Segment对象时：

[java] view plain copy

1. this.segments[i1] = new Segment(cap, paramFloat);  

需要cap值，而cap值来源于：

[java] view plain copy

1. int k = paramInt1 / j;  

2.   if (k * j < paramInt1)  

3.     ++k;  

4.   int cap = 1;  

5.   while (cap < k)  

6.     cap <<= 1;  

组后创建大小为cap的数组。最后根据数组的大小及paramFloat的值算出了threshold的值：

this.threshold =(int)(paramArrayOfHashEntry.length * this.loadFactor)。

2、put操作

[java] view plain copy

1. public V put(K paramK, V paramV)  

2.   {  

3.     if (paramV == null)  

4.       throw new NullPointerException();  

5.     int i = hash(paramK.hashCode());  

6.     return segmentFor(i).put(paramK, i, paramV, false);  

7.   }  

与HashMap不同的是，如果key为null，直接抛出NullPointer异常，之后，同样先计算hashCode的值，再计算hash值，不过此处hash函数和HashMap中的不一样：

[java] view plain copy

1. private static int hash(int paramInt)  

2.   {  

3.     paramInt += (paramInt << 15 ^ 0xFFFFCD7D);  

4.     paramInt ^= paramInt >>> 10;  

5.     paramInt += (paramInt << 3);  

6.     paramInt ^= paramInt >>> 6;  

7.     paramInt += (paramInt << 2) + (paramInt << 14);  

8.     return (paramInt ^ paramInt >>> 16);  

9.   }  

 

[java] view plain copy

1. final Segment<K, V> segmentFor(int paramInt)  

2.   {  

3.     return this.segments[(paramInt >>> this.segmentShift & this.segmentMask)];  

4.   }  

根据上述代码找到Segment对象后，调用put来操作：

[java] view plain copy

1. V put(K paramK, int paramInt, V paramV, boolean paramBoolean)  

2. {  

3.   lock();  

4.   try {  

5.     Object localObject1;  

6.     Object localObject2;  

7.     int i = this.count;  

8.     if (i++ > this.threshold)  

9.       rehash();  

10.    ConcurrentHashMap.HashEntry[] arrayOfHashEntry = this.table;  

11.    int j = paramInt & arrayOfHashEntry.length - 1;  

12.    ConcurrentHashMap.HashEntry localHashEntry1 = arrayOfHashEntry[j];  

13.    ConcurrentHashMap.HashEntry localHashEntry2 = localHashEntry1;  

14.    while ((localHashEntry2 != null) && (((localHashEntry2.hash != paramInt) || (!(paramK.equals(localHashEntry2.key)))))) {  

15.      localHashEntry2 = localHashEntry2.next;  

16.    }  

17.  

18.    if (localHashEntry2 != null) {  

19.      localObject1 = localHashEntry2.value;  

20.      if (!(paramBoolean))  

21.        localHashEntry2.value = paramV;  

22.    }  

23.    else {  

24.      localObject1 = null;  

25.      this.modCount += 1;  

26.      arrayOfHashEntry[j] = new ConcurrentHashMap.HashEntry(paramK, paramInt, localHashEntry1, paramV);  

27.      this.count = i;  

28.    }  

29.    return localObject1;  

30.  } finally {  

31.    unlock();  

32.  }  

33.}  

先调用lock()，lock是ReentrantLock类的一个方法，用当前存储的个数+1来和threshold比较，如果大于threshold，则进行rehash，将当前的容量扩大2倍，重新进行hash。之后对hash的值和数组大小-1进行按位于操作后，得到当前的key需要放入的位置，从这儿开始，和HashMap一样。

从上述的分析看出，ConcurrentHashMap基于concurrentLevel划分出了多个Segment来对key-value进行存储，从而避免每次锁定整个数组，在默认的情况下，允许16个线程并发无阻塞的操作集合对象，尽可能地减少并发时的阻塞现象。

在多线程的环境中，相对于HashTable，ConcurrentHashMap会带来很大的性能提升！

欢迎读者批评指正，有任何建议请联系:

EGG：[e-mail]     http://weibo.com/xtfggef

四、HashMap常见问题分析

1、此处我觉得网友huxb23@126的一篇文章说的很好，分析多线程并发写HashMap线程被hang住的原因 ，因为是优秀的资源，此处我整理下搬到这儿。

以下内容转自博文：http://blog.163.com/huxb23@126/blog/static/625898182011211318854/ 

先看原问题代码：

[java] view plain copy

1. import java.util.HashMap;  

2.   

3. public class TestLock {  

4.   

5.     private HashMap map = new HashMap();  

6.   

7.     public TestLock() {  

8.         Thread t1 = new Thread() {  

9.             public void run() {  

10.                for (int i = 0; i < 50000; i++) {  

11.                    map.put(new Integer(i), i);  

12.                }  

13.                System.out.println("t1 over");  

14.            }  

15.        };  

16.  

17.        Thread t2 = new Thread() {  

18.            public void run() {  

19.                for (int i = 0; i < 50000; i++) {  

20.                    map.put(new Integer(i), i);  

21.                }  

22.  

23.                System.out.println("t2 over");  

24.            }  

25.        };  

26.  

27.        t1.start();  

28.        t2.start();  

29.  

30.    }  

31.  

32.    public static void main(String[] args) {  

33.        new TestLock();  

34.    }  

35.}  

就是启了两个线程，不断的往一个非线程安全的HashMap中put内容，put的内容很简单，key和value都是从0自增的整数（这个put的内容做的并不好，以致于后来干扰了我分析问题的思路）。对HashMap做并发写操作，我原以为只不过会产生脏数据的情况，但反复运行这个程序，会出现线程t1、t2被hang住的情况，多数情况下是一个线程被hang住另一个成功结束，偶尔会两个线程都被hang住。说到这里，你如果觉得不好好学习ConcurrentHashMap而在这瞎折腾就手下留情跳过吧。
好吧，分析下HashMap的put函数源码看看问题出在哪，这里就罗列出相关代码（jdk1.6）：

[java] view plain copy

1. public V put(K paramK, V paramV)  

2. {  

3.   if (paramK == null)  

4.     return putForNullKey(paramV);  

5.   int i = hash(paramK.hashCode());  

6.   int j = indexFor(i, this.table.length);  

7.   for (Entry localEntry = this.table[j]; localEntry != null; localEntry = localEntry.next)  

8.   {  

9.     if (localEntry.hash == i) { java.lang.Object localObject1;  

10.      if (((localObject1 = localEntry.key) == paramK) || (paramK.equals(localObject1))) {  

11.        java.lang.Object localObject2 = localEntry.value;  

12.        localEntry.value = paramV;  

13.        localEntry.recordAccess(this);  

14.        return localObject2;  

15.      }  

16.    }  

17.  }  

18.  this.modCount += 1;  

19.  addEntry(i, paramK, paramV, j);  

20.  return null;  

21.}  

22.  

23.private V putForNullKey(V paramV)  

24.{  

25.  for (Entry localEntry = this.table[0]; localEntry != null; localEntry = localEntry.next)  

26.    if (localEntry.key == null) {  

27.      java.lang.Object localObject = localEntry.value;  

28.      localEntry.value = paramV;  

29.      localEntry.recordAccess(this);  

30.      return localObject;  

31.    }  

32.  

33.  this.modCount += 1;  

34.  addEntry(0, null, paramV, 0);  

35.  return null;  

36.}  

 

通过jconsole（或者thread dump），可以看到线程停在了transfer方法的while循环处。这个transfer方法的作用是，当Map中元素数超过阈值需要resize时，它负责把原Map中的元素映射到新Map中。我修改了HashMap，加上了@标记2和@标记3的代码片断，以打印出死循环时的状态，结果死循环线程总是出现类似这样的输出：“Thread-1,e==next:false,e==next.next:true,e:108928=108928,next:108928=108928,eq:true”。
这个输出表明：
1）这个Entry链中的两个Entry之间的关系是：e=e.next.next，造成死循环。
2）e.equals(e.next)，但e!=e.next。因为测试例子中两个线程put的内容一样，并发时可能同一个key被保存了多个value，这种错误是在addEntry函数产生的，但这和线程死循环没有关系。

接下来就分析transfer中那个while循环了。先所说这个循环正常的功能：src[j]保存的是映射成同一个hash值的多个Entry的链表，这个src[j]可能为null，可能只有一个Entry，也可能由多个Entry链接起来。假设是多个Entry，原来的链是(src[j]=a)->b（也就是src[j]=a,a.next=b,b.next=null），经过while处理后得到了(newTable[i]=b)->a。也就是说，把链表的next关系反向了。

再看看这个while中可能在多线程情况下引起问题的语句。针对两个线程t1和t2,这里它们可能的产生问题的执行序列做些个人分析：

1）假设同一个Entry列表[e->f->...]，t1先到，t2后到并都走到while中。t1执行“e.next =newTable[i];newTable[i] = e;”这使得e.next=null（初始的newTable[i]为null），newTable[i]指向了e。这时t2执行了“e.next = newTable[i];newTable[i]= e;”，这使得e.next=e，e死循环了。因为循环开始处的“final Entry next =e.next;”，尽管e自己死循环了，在最后的“e = next;”后，两个线程都会跳过e继续执行下去。

2）在while中逐个遍历Entry链表中的Entry而把next关系反向时，newTable[i]成为了被交换的引用，可疑的语句在于“e.next = newTable[i];”。假设链表e->f->g被t1处理成e<-f<-g，newTable[i]指向了g，这时t2进来了，它一执行“e.next = newTable[i];”就使得e->g，造成了死循环。所以，理论上来说，死循环的Entry个数可能很多。尽管产生了死循环，但是t1执行到了死循环的右边，所以是会继续执行下去的，而t2如果执行“final Entry next =e.next;”的next为null，则也会继续执行下去，否则就进入了死循环。

3）似乎情况会更复杂，因为即便线程跳出了死循环，它下一次做resize进入transfer时，有可能因为之前的死循环Entry链表而被hang住（似乎是一定会被hang住）。也有可能，在put检查Entry链表时（@标记1），因为Entry链表的死循环而被hang住。也似乎有可能，活着的线程和死循环的线程同时执行在while里后，两个线程都能活着出去。所以，可能两个线程平安退出，可能一个线程hang在transfer中，可能两个线程都被hang住而又不一定在一个地方。

4）我反复的测试，出现一个线程被hang住的情况最多，都是e=e.next.next造成的，这主要就是例子put两份增量数据造成的。我如果去掉@标记3的输出，有时也能复现两个线程都被hang住的情况，但加上后就很难复现出来。我又把put的数据改了下，比如让两个线程put范围不同的数据，就能复现出e=e.next，两个线程都被hang住的情况。

上面罗哩罗嗦了很多，一开始我简单的分析后觉得似乎明白了怎么回事，可现在仔细琢磨后似乎又不明白了许多。有一个细节是，每次死循环的key的大小也是有据可循的，我就不打哈了。感觉，如果样本多些，可能出现问题的原因点会很多，也会更复杂，我姑且不再蛋疼下去。至于有人提到ConcurrentHashMap也有这个问题，我觉得不大可能，因为它的put操作是加锁的，如果有这个问题就不叫线程安全的Map了。

2、HashMap中Value可以相同，但是键不可以相同

当插入HashMap的key相同时，会覆盖原有的Value，且返回原Value值，看下面的程序：

[java] view plain copy

1. public class Test {  

2.   

3.     public static void main(String[] args) {  

4.           

5.         HashMap<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();  

6.   

7.         //出入两个Value相同的值，没有问题  

8.         map.put("egg", 1);  

9.         map.put("niu", 1);  

10.          

11.        //插入key相同的值，看返回结果  

12.        int egg = (Integer) map.put("egg", 3);  

13.          

14.        System.out.println(egg);   //输出1  

15.        System.out.println(map.get("egg"));   //输出3，将原值1覆盖  

16.        System.out.println(map.get("niu"));   //输出1  

17.    }  

18.}  

相同的键会被覆盖，且返回原值。

3、HashMap按值排序

给定一个数组，求出每个数据出现的次数并按照次数的由大到小排列出来。我们选用HashMap来做，key存储数组元素，值存储出现的次数，最后用Collections的sort方法对HashMap的值进行排序。代码如下：

[java] view plain copy

1. public class Test {  

2.   

3.     public static void main(String[] args) {  

4.   

5.         int data[] = { 2, 5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2,  

6.                 7, 8, 8, 7, 8, 7, 9, 0 };  

7.         Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();  

8.         for (int i : data) {  

9.             if (map.containsKey(i)) {//判断HashMap里是否存在  

10.                map.put(i, map.get(i) + 1);//已存在，值+1  

11.            } else {  

12.                map.put(i, 1);//不存在，新增  

13.            }  

14.        }  

15.        //map按值排序  

16.        List<Map.Entry<Integer, Integer>> list = new ArrayList<Map.Entry<Integer, Integer>>(  

17.                map.entrySet());  

18.        Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<Integer, Integer>>() {  

19.            public int compare(Map.Entry<Integer, Integer> o1,  

20.                    Map.Entry<Integer, Integer> o2) {  

21.                return (o2.getValue() - o1.getValue());  

22.            }  

23.        });  

24.        for (Map.Entry<Integer, Integer> m : list) {  

25.            System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());  

26.        }  

27.    }  

28.  

29.}  

输出：

2-6
5-5
3-4
8-3
7-3
9-1
0-1

1.    public HashMap() { 

2.            this.loadFactor= DEFAULT_LOAD_FACTOR; 

3.           threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); 

4.           table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; 

5.           init(); 

6.        } 

loadFactor、threshold的值在此处没有起到作用，不过他们在后面的扩容方面会用到，此处只需理解table=newEntry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY].说明，默认就是开辟16个大小的空间。另外一个重要的构造方法：

[java] view plain copy

1. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor){ 

2.         if (initialCapacity < 0) 

3.             throw new IllegalArgumentException("Illegal initialcapacity: " + 

4.                                               initialCapacity); 

5.         if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) 

6.            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; 

7.         if (loadFactor <= 0 ||Float.isNaN(loadFactor)) 

8.             throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor:" + 

9.                                               loadFactor); 

10. 

11.        // Find a power of 2 >= initialCapacity 

12.        int capacity = 1; 

13.        while (capacity < initialCapacity) 

14.           capacity <<= 1; 

15. 

16.        this.loadFactor = loadFactor; 

17.       threshold = (int)(capacity* loadFactor); 

18.       table = new Entry[capacity]; 

19.       init(); 

20.    } 

就是说传入参数的构造方法，我们把重点放在：

[java] view plain copy

1. while (capacity< initialCapacity) 

2.           capacity <<= 1; 

上面，该代码的意思是，实际的开辟的空间要大于传入的第一个参数的值。举个例子： 
new HashMap(7,0.8),loadFactor为0.8，capacity为7，通过上述代码后，capacity的值为：8.（1 << 2的结果是4,2 << 2的结果为8<此处感谢网友wego1234的指正>）。所以，最终capacity的值为8，最后通过new Entry[capacity]来创建大小为capacity的数组，所以，这种方法最红取决于capacity的大小。 
2、put(Object key,Objectvalue)操作 
  
当调用put操作时，首先判断key是否为null，如下代码1处：

[java] view plain copy

1. <p>public V put(K key, V value) { 

2.         if (key == null) 

3.             return putForNullKey(value); 

4.         int hash = hash(key.hashCode()); 

5.         int i = indexFor(hash, table.length); 

6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e =e.next) { 

7.            Object k; 

8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))){ 

9.                V oldValue = e.value; 

10.               e.value = value; 

11.               e.recordAccess(this); 

12.                return oldValue; 

13.           } 

14.       }</p><p>       modCount++; 

15.       addEntry(hash, key, value, i); 

16.        return null; 

17.   }</p> 

如果key是null，则调用如下代码：

[java] view plain copy

1. private VputForNullKey(V value) { 

2.         for (Entry<K,V> e = table[0]; e!= null; e = e.next) { 

3.             if (e.key == null) { 

4.                V oldValue = e.value; 

5.                e.value = value; 

6.                e.recordAccess(this); 

7.                 return oldValue; 

8.            } 

9.        } 

10.       modCount++; 

11.       addEntry(0, null, value, 0); 

12.        return null; 

13.    } 

就是说，获取Entry的第一个元素table[0]，并基于第一个元素的next属性开始遍历，直到找到key为null的Entry，将其value设置为新的value值。 
如果没有找到key为null的元素，则调用如上述代码的addEntry(0, null, value,0);增加一个新的entry，代码如下：

[java] view plain copy

1. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex){ 

2.    Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; 

3.        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash,key, value, e); 

4.         if (size++ >= threshold) 

5.            resize(2 * table.length); 

6.     } 

先获取第一个元素table[bucketIndex],传给e对象，新建一个entry，key为null，value为传入的value值，next为获取的e对象。如果容量大于threshold，容量扩大2倍。 
如果key不为null，这也是大多数的情况，重新看一下源码：

[java] view plain copy

1. public Vput(K key, V value) { 

2.         if (key == null) 

3.             return putForNullKey(value); 

4.         int hash = hash(key.hashCode());//---------------2--------------- 

5.         int i = indexFor(hash, table.length); 

6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e =e.next) {//--------------3----------- 

7.            Object k; 

8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))){ 

9.                V oldValue = e.value; 

10.               e.value = value; 

11.               e.recordAccess(this); 

12.                return oldValue; 

13.           } 

14.       }//-------------------4------------------ 

15.       modCount++;//----------------5---------- 

16.       addEntry(hash, key, value, i);-------------6----------- 

17.        return null; 

18.    } 

看源码中2处，首先会进行key.hashCode()操作，获取key的哈希值，hashCode()是Object类的一个方法，为本地方法，内部实现比较复杂，我们 
会在后面作单独的关于Java中Native方法的分析中介绍。hash()的源码如下：

[java] view plain copy

1. static int hash(int h){ 

2.         // This function ensures that hashCodes that differ only by 

3.         // constant multiples at each bit position have a bounded 

4.         // number of collisions (approximately 8 at default load factor). 

5.        h ^= (h >>> 20) ^ (h>>> 12); 

6.         return h ^ (h >>> 7) ^ (h>>> 4); 

7.     } 

int i = indexFor(hash,table.length);的意思，相当于int i = hash% Entry[].length;得到i后，就是在Entry数组中的位置，（上述代码5和6处是如果Entry数组中不存在新要增加的元素，则执行5,6处的代码，如果存在，即Hash冲突，则执行 3-4处的代码，此处HashMap中采用链地址法解决Hash冲突。此处经网友bbycszh指正，发现上述陈述有些问题）。重新解释：其实不管Entry数组中i位置有无元素，都会去执行5-6处的代码，如果没有，则直接新增，如果有，则将新元素设置为Entry[0]，其next指针指向原有对象，即原有对象为Entry[1]。具体方法可以解释为下面的这段文字：（3-4处的代码只是检查在索引为i的这条链上有没有key重复的，有则替换且返回原值，程序不再去执行5-6处的代码，无则无处理）

上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。如， 第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的i=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其i也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] =B,如果又进来C,i也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现i=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起,也就是说数组中存储的是最后插入的元素。

到这里为止，HashMap的大致实现，我们应该已经清楚了。当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现，这里也说一下。比如：Entry[]的长度一定后，随着map里面数据的越来越长，这样同一个i的链就会很长，会不会影响性能？HashMap里面设置一个因素（也称为因子），随着map的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度。 

2、get(Object key)操作 
get(Object key)操作时根据键来获取值，如果了解了put操作，get操作容易理解，先来看看源码的实现：

[java] view plain copy

1. public V get(Objectkey) { 

2.         if (key == null) 

3.             return getForNullKey(); 

4.         int hash = hash(key.hashCode()); 

5.         for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; 

6.             e != null; 

7.             e = e.next) { 

8.            Object k; 

9.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))//-------------------1---------------- 

10.                return e.value; 

11.       } 

12.        return null; 

13.    } 

意思就是：1、当key为null时，调用getForNullKey()，源码如下：

[java] view plain copy

1. private VgetForNullKey() { 

2.         for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) { 

3.             if (e.key == null) 

4.                 return e.value; 

5.        } 

6.         return null; 

7.     } 

2、当key不为null时，先根据hash函数得到hash值，在更具indexFor()得到i的值，循环遍历链表，如果有：key值等于已存在的key值，则返回其value。如上述get()代码1处判断。

总结下HashMap新增put和获取get操作：

[java] view plain copy

1. //存储时: 

2. int hash= key.hashCode(); 

3. int i =hash % Entry[].length; 

4. Entry[i] = value; 

5.  

6. //取值时: 

7. int hash= key.hashCode(); 

8. int i =hash % Entry[].length; 

9. return Entry[i]; 

理解了就比较简单。

此处附一个简单的HashMap小算法应用：

[java] view plain copy

1. package com.xtfggef.hashmap; 

2.  

3. import java.util.HashMap; 

4. import java.util.Map; 

5. import java.util.Set; 

6.  

7. /** 

8. *打印在数组中出现n/2以上的元素 

9. *利用一个HashMap来存放数组元素及出现的次数 

10.* @author erqing 

11.* 

12.*/ 

13.public class HashMapTest { 

14.     

15.    public static void main(String[] args) { 

16.         

17.        int [] a = {2,3,2,2,1,4,2,2,2,7,9,6,2,2,3,1,0}; 

18.         

19.       Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer,Integer>(); 

20.        for(int i=0; i<a.length; i++){ 

21.            if(map.containsKey(a[i])){ 

22.                int tmp = map.get(a[i]); 

23.               tmp+=1; 

24.               map.put(a[i], tmp); 

25.           }else{ 

26.               map.put(a[i], 1); 

27.           } 

28.       } 

29.       Set<Integer> set = map.keySet();//------------1------------ 

30.        for (Integer s : set) { 

31.            if(map.get(s)>=a.length/2){ 

32.               System.out.println(s); 

33.           } 

34.       }//--------------2--------------- 

35.    } 

36.} 

此处注意两个地方，map.containsKey()，还有就是上述1-2处的代码。

理解了HashMap的上面的操作，其它的大多数方法都很容易理解了。搞清楚它的内部存储机制，一切OK！ 

二、HashTable的内部存储结构

HashTable和HashMap采用相同的存储机制，二者的实现基本一致，不同的是：

1、HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的，内部的方法基本都是synchronized。

2、HashTable不允许有null值的存在。

在HashTable中调用put方法时，如果key为null，直接抛出NullPointerException。其它细微的差别还有，比如初始化Entry数组的大小等等，但基本思想和HashMap一样。

三、HashTable和ConcurrentHashMap的比较

如我开篇所说一样，ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap的实现。同样是线程安全的类，它与HashTable在同步方面有什么不同呢？

之前我们说，synchronized关键字加锁的原理，其实是对对象加锁，不论你是在方法前加synchronized还是语句块前加，锁住的都是对象整体，但是ConcurrentHashMap的同步机制和这个不同，它不是加synchronized关键字，而是基于lock操作的，这样的目的是保证同步的时候，锁住的不是整个对象。事实上，ConcurrentHashMap可以满足concurrentLevel个线程并发无阻塞的操作集合对象。关于concurrentLevel稍后介绍。

1、构造方法

为了容易理解，我们先从构造函数说起。ConcurrentHashMap是基于一个叫Segment数组的，其实和Entry类似，如下：

[java] view plain copy

1. public ConcurrentHashMap() 

2.   { 

3.     this(16, 0.75F, 16); 

4.   } 

默认传入值16，调用下面的方法：

[java] view plain copy

1. public ConcurrentHashMap(int paramInt1, float paramFloat, int paramInt2) 

2.   { 

3.     if ((paramFloat <= 0F) || (paramInt1 < 0) || (paramInt2 <= 0)) 

4.       throw new IllegalArgumentException(); 

5.  

6.     if (paramInt2 > 65536) { 

7.      paramInt2 = 65536; 

8.     } 

9.  

10.    int i = 0; 

11.    int j = 1; 

12.    while (j < paramInt2) { 

13.     ++i; 

14.     j <<= 1; 

15.    } 

16.    this.segmentShift = (32 -i); 

17.    this.segmentMask = (j - 1); 

18.    this.segments = Segment.newArray(j); 

19. 

20.    if (paramInt1 > 1073741824) 

21.     paramInt1 = 1073741824; 

22.    int k = paramInt1 / j; 

23.    if (k * j < paramInt1) 

24.     ++k; 

25.    int l = 1; 

26.    while (l < k) 

27.     l <<= 1; 

28. 

29.    for (int i1 = 0; i1< this.segments.length; ++i1) 

30.      this.segments[i1] = new Segment(l,paramFloat); 

31.  } 

你会发现比HashMap的构造函数多一个参数，paramInt1就是我们之前谈过的initialCapacity，就是数组的初始化大小，paramfloat为loadFactor（装载因子），而paramInt2则是我们所要说的concurrentLevel，这三个值分别被初始化为16,0.75,16，经过：

[java] view plain copy

1. while (j< paramInt2) { 

2.      ++i; 

3.      j <<= 1; 

4.     } 

后，j就是我们最终要开辟的数组的size值，当paramInt1为16时，计算出来的size值就是16.通过：

this.segments =Segment.newArray(j)后，我们看出了，最终稿创建的Segment数组的大小为16.最终创建Segment对象时：

[java] view plain copy

1. this.segments[i1]= new Segment(cap, paramFloat); 

需要cap值，而cap值来源于：

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1. int k =paramInt1 / j; 

2.   if (k * j < paramInt1) 

3.     ++k; 

4.   int cap = 1; 

5.   while (cap < k) 

6.     cap<<= 1; 

组后创建大小为cap的数组。最后根据数组的大小及paramFloat的值算出了threshold的值：

this.threshold =(int)(paramArrayOfHashEntry.length * this.loadFactor)。

2、put操作

[java] view plain copy

1. public Vput(K paramK, V paramV) 

2.   { 

3.     if (paramV == null) 

4.       throw new NullPointerException(); 

5.     int i = hash(paramK.hashCode()); 

6.     return segmentFor(i).put(paramK, i, paramV, false); 

7.   } 

与HashMap不同的是，如果key为null，直接抛出NullPointer异常，之后，同样先计算hashCode的值，再计算hash值，不过此处hash函数和HashMap中的不一样：

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1. private static int hash(int paramInt) 

2.   { 

3.     paramInt+= (paramInt << 15 ^ 0xFFFFCD7D); 

4.     paramInt^= paramInt >>> 10; 

5.     paramInt+= (paramInt << 3); 

6.     paramInt^= paramInt >>> 6; 

7.     paramInt+= (paramInt << 2) +(paramInt << 14); 

8.     return (paramInt ^ paramInt >>> 16); 

9.   } 

 

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1. final Segment<K,V> segmentFor(int paramInt) 

2.   { 

3.     return this.segments[(paramInt >>> this.segmentShift& this.segmentMask)]; 

4.   } 

根据上述代码找到Segment对象后，调用put来操作：

[java] view plain copy

1. V put(K paramK, int paramInt, V paramV, boolean paramBoolean) 

2. { 

3.   lock(); 

4.   try { 

5.     ObjectlocalObject1; 

6.     ObjectlocalObject2; 

7.     int i = this.count; 

8.     if (i++ > this.threshold) 

9.      rehash(); 

10.   ConcurrentHashMap.HashEntry[] arrayOfHashEntry = this.table; 

11.    int j = paramInt & arrayOfHashEntry.length - 1; 

12.   ConcurrentHashMap.HashEntry localHashEntry1 = arrayOfHashEntry[j]; 

13.   ConcurrentHashMap.HashEntry localHashEntry2 = localHashEntry1; 

14.    while ((localHashEntry2 != null)&& (((localHashEntry2.hash != paramInt) ||(!(paramK.equals(localHashEntry2.key)))))) { 

15.     localHashEntry2 = localHashEntry2.next; 

16.    } 

17. 

18.    if (localHashEntry2 != null) { 

19.     localObject1 = localHashEntry2.value; 

20.      if (!(paramBoolean)) 

21.       localHashEntry2.value = paramV; 

22.    } 

23.    else { 

24.     localObject1 = null; 

25.      this.modCount += 1; 

26.     arrayOfHashEntry[j] = new ConcurrentHashMap.HashEntry(paramK,paramInt, localHashEntry1, paramV); 

27.      this.count = i; 

28.    } 

29.    return localObject1; 

30.  } finally { 

31.   unlock(); 

32.  } 

33.} 

先调用lock()，lock是ReentrantLock类的一个方法，用当前存储的个数+1来和threshold比较，如果大于threshold，则进行rehash，将当前的容量扩大2倍，重新进行hash。之后对hash的值和数组大小-1进行按位于操作后，得到当前的key需要放入的位置，从这儿开始，和HashMap一样。

从上述的分析看出，ConcurrentHashMap基于concurrentLevel划分出了多个Segment来对key-value进行存储，从而避免每次锁定整个数组，在默认的情况下，允许16个线程并发无阻塞的操作集合对象，尽可能地减少并发时的阻塞现象。

在多线程的环境中，相对于HashTable，ConcurrentHashMap会带来很大的性能提升！

四、HashMap常见问题分析

1、此处我觉得网友huxb23@126的一篇文章说的很好，分析多线程并发写HashMap线程被hang住的原因 ，因为是优秀的资源，此处我整理下搬到这儿。

以下内容转自博文：http://blog.163.com/huxb23@126/blog/static/625898182011211318854/ 

先看原问题代码：

[java] view plain copy

1. import java.util.HashMap; 

2.  

3. public class TestLock { 

4.  

5.     private HashMap map = new HashMap(); 

6.  

7.     public TestLock() { 

8.        Thread t1 = new Thread(){ 

9.             public void run() { 

10.                for (int i = 0; i< 50000; i++) { 

11.                   map.put(new Integer(i), i); 

12.               } 

13.               System.out.println("t1 over"); 

14.           } 

15.       }; 

16. 

17.       Thread t2 = new Thread(){ 

18.            public void run() { 

19.                for (int i = 0; i< 50000; i++) { 

20.                   map.put(new Integer(i), i); 

21.               } 

22. 

23.               System.out.println("t2 over"); 

24.           } 

25.       }; 

26. 

27.       t1.start(); 

28.       t2.start(); 

29. 

30.    } 

31. 

32.    public static void main(String[] args) { 

33.        new TestLock(); 

34.    } 

35.} 

就是启了两个线程，不断的往一个非线程安全的HashMap中put内容，put的内容很简单，key和value都是从0自增的整数（这个put的内容做的并不好，以致于后来干扰了我分析问题的思路）。对HashMap做并发写操作，我原以为只不过会产生脏数据的情况，但反复运行这个程序，会出现线程t1、t2被hang住的情况，多数情况下是一个线程被hang住另一个成功结束，偶尔会两个线程都被hang住。说到这里，你如果觉得不好好学习ConcurrentHashMap而在这瞎折腾就手下留情跳过吧。 
好吧，分析下HashMap的put函数源码看看问题出在哪，这里就罗列出相关代码（jdk1.6）：

[java] view plain copy

1. public Vput(K paramK, V paramV) 

2. { 

3.   if (paramK == null) 

4.     return putForNullKey(paramV); 

5.   int i = hash(paramK.hashCode()); 

6.   int j = indexFor(i, this.table.length); 

7.   for (Entry localEntry = this.table[j];localEntry != null;localEntry = localEntry.next) 

8.   { 

9.     if (localEntry.hash == i) { java.lang.Object localObject1; 

10.      if (((localObject1 = localEntry.key) == paramK) ||(paramK.equals(localObject1))) { 

11.       java.lang.Object localObject2 = localEntry.value; 

12.       localEntry.value = paramV; 

13.       localEntry.recordAccess(this); 

14.        return localObject2; 

15.     } 

16.    } 

17.  } 

18.  this.modCount += 1; 

19.  addEntry(i, paramK,paramV, j); 

20.  return null; 

21.} 

22. 

23.private VputForNullKey(V paramV) 

24.{ 

25.  for (Entry localEntry = this.table[0]; localEntry != null;localEntry = localEntry.next) 

26.    if (localEntry.key == null) { 

27.     java.lang.Object localObject = localEntry.value; 

28.     localEntry.value = paramV; 

29.     localEntry.recordAccess(this); 

30.      return localObject; 

31.    } 

32. 

33.  this.modCount += 1; 

34.  addEntry(0, null, paramV, 0); 

35.  return null; 

36.} 

 

通过jconsole（或者thread dump），可以看到线程停在了transfer方法的while循环处。这个transfer方法的作用是，当Map中元素数超过阈值需要resize时，它负责把原Map中的元素映射到新Map中。我修改了HashMap，加上了@标记2和@标记3的代码片断，以打印出死循环时的状态，结果死循环线程总是出现类似这样的输出：“Thread-1,e==next:false,e==next.next:true,e:108928=108928,next:108928=108928,eq:true”。 
这个输出表明： 
1）这个Entry链中的两个Entry之间的关系是：e=e.next.next，造成死循环。 
2）e.equals(e.next)，但e!=e.next。因为测试例子中两个线程put的内容一样，并发时可能同一个key被保存了多个value，这种错误是在addEntry函数产生的，但这和线程死循环没有关系。

接下来就分析transfer中那个while循环了。先所说这个循环正常的功能：src[j]保存的是映射成同一个hash值的多个Entry的链表，这个src[j]可能为null，可能只有一个Entry，也可能由多个Entry链接起来。假设是多个Entry，原来的链是(src[j]=a)->b（也就是src[j]=a,a.next=b,b.next=null），经过while处理后得到了(newTable[i]=b)->a。也就是说，把链表的next关系反向了。

再看看这个while中可能在多线程情况下引起问题的语句。针对两个线程t1和t2,这里它们可能的产生问题的执行序列做些个人分析：

1）假设同一个Entry列表[e->f->...]，t1先到，t2后到并都走到while中。t1执行“e.next = newTable[i];newTable[i]= e;”这使得e.next=null（初始的newTable[i]为null），newTable[i]指向了e。这时t2执行了“e.next =newTable[i];newTable[i] = e;”，这使得e.next=e，e死循环了。因为循环开始处的“final Entry next =e.next;”，尽管e自己死循环了，在最后的“e = next;”后，两个线程都会跳过e继续执行下去。

2）在while中逐个遍历Entry链表中的Entry而把next关系反向时，newTable[i]成为了被交换的引用，可疑的语句在于“e.next = newTable[i];”。假设链表e->f->g被t1处理成e<-f<-g，newTable[i]指向了g，这时t2进来了，它一执行“e.next = newTable[i];”就使得e->g，造成了死循环。所以，理论上来说，死循环的Entry个数可能很多。尽管产生了死循环，但是t1执行到了死循环的右边，所以是会继续执行下去的，而t2如果执行“final Entry next =e.next;”的next为null，则也会继续执行下去，否则就进入了死循环。

3）似乎情况会更复杂，因为即便线程跳出了死循环，它下一次做resize进入transfer时，有可能因为之前的死循环Entry链表而被hang住（似乎是一定会被hang住）。也有可能，在put检查Entry链表时（@标记1），因为Entry链表的死循环而被hang住。也似乎有可能，活着的线程和死循环的线程同时执行在while里后，两个线程都能活着出去。所以，可能两个线程平安退出，可能一个线程hang在transfer中，可能两个线程都被hang住而又不一定在一个地方。

4）我反复的测试，出现一个线程被hang住的情况最多，都是e=e.next.next造成的，这主要就是例子put两份增量数据造成的。我如果去掉@标记3的输出，有时也能复现两个线程都被hang住的情况，但加上后就很难复现出来。我又把put的数据改了下，比如让两个线程put范围不同的数据，就能复现出e=e.next，两个线程都被hang住的情况。

上面罗哩罗嗦了很多，一开始我简单的分析后觉得似乎明白了怎么回事，可现在仔细琢磨后似乎又不明白了许多。有一个细节是，每次死循环的key的大小也是有据可循的，我就不打哈了。感觉，如果样本多些，可能出现问题的原因点会很多，也会更复杂，我姑且不再蛋疼下去。至于有人提到ConcurrentHashMap也有这个问题，我觉得不大可能，因为它的put操作是加锁的，如果有这个问题就不叫线程安全的Map了。

2、HashMap中Value可以相同，但是键不可以相同

当插入HashMap的key相同时，会覆盖原有的Value，且返回原Value值，看下面的程序：

[java] view plain copy

1. public class Test { 

2.  

3.     public static void main(String[] args) { 

4.          

5.        HashMap<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>(); 

6.  

7.         //出入两个Value相同的值，没有问题 

8.        map.put("egg", 1); 

9.        map.put("niu", 1); 

10.         

11.        //插入key相同的值，看返回结果 

12.        int egg = (Integer) map.put("egg", 3); 

13.         

14.       System.out.println(egg);   //输出1 

15.       System.out.println(map.get("egg"));   //输出3，将原值1覆盖 

16.       System.out.println(map.get("niu"));   //输出1 

17.    } 

18.} 

相同的键会被覆盖，且返回原值。

3、HashMap按值排序

给定一个数组，求出每个数据出现的次数并按照次数的由大到小排列出来。我们选用HashMap来做，key存储数组元素，值存储出现的次数，最后用Collections的sort方法对HashMap的值进行排序。代码如下：

[java] view plain copy

1. public class Test { 

2.  

3.     public static void main(String[] args) { 

4.  

5.         int data[] = { 2, 5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2, 3, 5, 2, 

6.                 7, 8, 8, 7, 8, 7, 9, 0 }; 

7.        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer,Integer>(); 

8.         for (int i : data) { 

9.             if (map.containsKey(i)) {//判断HashMap里是否存在 

10.               map.put(i, map.get(i) + 1);//已存在，值+1 

11.           } else { 

12.               map.put(i, 1);//不存在，新增 

13.           } 

14.       } 

15.        //map按值排序 

16.       List<Map.Entry<Integer, Integer>> list = new ArrayList<Map.Entry<Integer, Integer>>( 

17.               map.entrySet()); 

18.       Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<Integer,Integer>>() { 

19.            public int compare(Map.Entry<Integer, Integer> o1, 

20.                   Map.Entry<Integer, Integer> o2) { 

21.                return (o2.getValue() - o1.getValue()); 

22.           } 

23.       }); 

24.        for (Map.Entry<Integer, Integer> m : list) { 

25.           System.out.println(m.getKey() + "-" +m.getValue()); 

26.       } 

27.    } 

28. 

29.} 

输出：

2-6 
5-5 
3-4 
8-3 
7-3 
9-1 
0-1