HashMap 为何会致使 CPU 100%？文章看不懂？来看这个视频吧！——面试突击 006 期

哈喽，你们好，我是老王，欢迎来到 Java 面试突击，咱们今天来开始第 6 期的内容。
本期的问题是：HashMap 为什会致使 CPU 运行 100%？这是一个比较常见的经典问题了，可是有不少人读者朋友给我反馈，尼玛，看文章根本看不懂啊？Sun 公司都不知道这个问题的缘由吧？不，是 Oracle 公司都不知道这个问题的缘由吧？面试官怕也不知道这个的答案吧？
咳咳，做为一个很正经的面试官，我以为这个问题一点都不重要，重要的是你不知道答案啊。好的，下一位面试者请进，您先回去等通知吧。
为了不这种尴尬的事情发生，今天咱们来好好聊一下这个问题，毕竟技能再手，才能吊打面试官不是？
正文

这个问题相关的知识点，有如下几个：
H```
ashMap 的底层数据结构是什么？
什么是哈希碰撞？如何该解决这个问题？
什么是扩展因子？它有什么用？
还有对 HashMap 源码的理解，为何 HashMap 会致使死循环？

视频版答案

视频内容以下：

图文答案

1.HashMap 的底层数据结构

先来讲 HashMap 的底层数据结构，看过 HashMap 的源码咱们就会发现，JDK 1.7 和 JDK 1.8 HashMap 的组成是不一样的，JDK 1.7 HashMap 的组成是数组 + 链表的形式，而 JDK 1.8 新增了红黑树的数据结构，当 HashMap 中的链表长度大于 8 时，链表结构就会转换为红黑树，以下图所示：
![](https://s4.51cto.com/images/blog/202007/31/4e006f8b3e8d00bc4d156443365473de.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

2.哈希碰撞及解决方案

所谓的哈希碰撞指的是不一样的值，通过哈希以后获得的值确是相同的，这种状况就叫作哈希碰撞或哈希冲突。解决哈希碰撞的经常使用方法是：开放定址法和链表地址法，而 HashMap 采用的就是链表地址法。它的实现原理就是将 HashMap 中相同的哈希值以链表的形式存储起来。
3.扩展因子

扩展因子也叫加载因子或负载因子是 HashMap 中的一个属性，以下图所示：假如数组的默认长度为 10，扩展因子为 0.5，那么当数组超过 10*0.5=5 个时，HashMap 就会扩容为以前容量的两倍，因此说扩展因子就是用来断定 HashMap 是否知足扩容条件的。
4.HashMap死循环分析

HashMap 致使 CPU 100% 的缘由就是由于 HashMap 死循环致使的，那 HashMap 是如何形成死循环的？接下来咱们一块儿来看。
以 JDK 1.7 为例，假设 HashMap 的默认大小为 2，HashMap 自己中有一个键值 key(5)，咱们再使用两个线程：t1 添加 key(3)，t2 添加 key(7)，首先两个线程先把 key(3) 和 key(7) 都添加到 HashMap 中，此时由于 HashMap 的长度不够用了就会进行扩容操做，而后这时线程 t1 在执行到 Entry<K,V> next = e.next; 时，交出了 CPU 的使用权，源代码以下：

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; // 线程一执行此处
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;
}
}
}

那么此时线程 t1 中的 e 指向了 key(3)，而 next 指向了 key(7) ；以后线程 t2 从新 rehash 以后链表的顺序被反转，链表的位置变成了 key(5) -> key(7) -> key(3)，其中 “->” 用来表示下一个元素，当 t1 从新得到执行权以后，先执行 newTalbe[i] = e 把 key(3) 的 next 设置为 key(7)，而下次循环时查询到 key(7) 的 e.next 为 key(3)，因而就形 成了 key(3) 和 key(7) 的环形引用，就致使了死循环的产生，以下图所示：

![](https://s4.51cto.com/images/blog/202007/31/cce05aec85fda2d0a701473f3654477e.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

HashMap 发生死循环的一个重要缘由是 JDK 1.7 时链表的插入是首部倒序插入的，而 JDK 1.8 时已经变成了尾部插入，有人把这个死循环的问题反馈给了 Sun 公司，但它们认为这不是一个问题，由于 HashMap 自己就是非线程安全的，若是要在多线程使用建议使用 ConcurrentHashMap 替代 HashMap，但面试中这个问题被问的频率比较高，因此在这里就特殊说明一下。
小结

HashMap 是非线程安全的，以 JDK 1.7 为例，当多线程并发扩容时就会出现环形引用的问题，从而致使死循环的出现，一直死循环就会致使 CPU 运行 100%，因此在多线程使用时，咱们须要使用 ConcurrentHashMap 来替代 HashMap，但只有懂得其中的因果关系才能吊打面试官，好了，本节内容到这里就结束了，咱们下期再见。

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【END】
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