現象

大家可能都聽過JDK7中的HashMap在多線程環境下可能造成CPU 100%的現象，這個由于在擴容的時候put時產生了死鏈，由此會在get時造成了CPU 100%。這個問題在JDK8中的HashMap獲得了解決。其實JDK7中的HashMap在多線程環境下不止只有CPU 100%這一共怪異現象，它還可能造成插入的數據丟失，有興趣的讀者可以自行了解下。

對于HashMap多線程的問題，我們通常會這么反問：HashMap設計上就不是多線程安全的，何必要去在多線程環境下用呢？的確如此，我們不會傻到顯式的在多線程環境下調用，但是又可能在你所關注的視角范圍外是多線程的，其隱式地讓HashMap置于多線程環境下了，這個又難以一下子察覺到。再者，對于HashMap多線程的問題，我們很多時候推薦使用ConcurrentHashMap來代替HashMap應用于多線程的環境，很不巧的是ConcurrentHashMap也有可能會造成CPU 100%的異常現象。這個怪異現象存在于JDK8的ConcurrentHashMap中，在JDK9中已經得到修復，可以參見：https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8062841

什么情況下JDK8的ConcurrentHashMap會出現這個Bug呢？首先我們來運行一下這段代碼：

map.computeIfAbsent("AaAa",(String?key)?->?{map.put("BBBB",?"value");return?"value";});

你會驚奇的發現這個程序一直處于Running狀態，我們通過top -Hp [pid]命令查看到其中一個線程的CPU使用率接近100%，參考下圖：

可以看到pid為31417的東東，我們再通過jstack -l [pid]命令查看到對應的線程為：

注意將nid=0x7ab9的16進制轉為10進制就是31417。可以看到問題是發生在了computeIfAbsent方法中，我們將示例中的程序換成下面這段程序也會同樣出現CPU 100%的Bug：

static?Map<Integer,?Integer>?concurrentMap?=?new?ConcurrentHashMap<>();public?static?void?main(String[]?args)?{System.out.println("Fibonacci?result?for?20?is"?+?fibonacci(20)); }static?int?fibonacci(int?i)?{if?(i?==?0)return?i;if?(i?==?1)return?1;return?concurrentMap.computeIfAbsent(i,?(key)?->?{System.out.println("Value?is?"?+?key);return?fibonacci(i?-?2)?+?fibonacci(i?-?1);}); }

至于為什么會發生這個BUG，答案就在ConcurrentHashMap中的computeIfAbsent方法中，自己去撈吧，嘿嘿。

原因

map.computeIfAbsent(key1,?mappingFunction)

如果當前key1-hash對應的tab位(可以理解為槽)剛好是空的,在計算mappingFunction之前會

• step1: 先往對應位置放一個ReservationNode占位

• step2: 然后計算mappingFunction的值value,

• step3: 再將value組裝成最終NODE, 把占位的ReservationNode換成最終NODE;

這時如果:
mappingFunction 中用到了 當前map的computeIfAbsent方法, 很不巧 key2-hash的槽為和key1的是同一個,
因為key1已經在槽中放入了占位節點, 在處理key2時候for循環的所以處理條件都不符合 程序進入了死循環

但是如果:

key2-hash的槽位和key1的不一樣, 是不會發生死循環

多線程問題:

因為ConcurrentHashMap在處理上述step1-step3是同步的, 而且在處理時候會同步獲取的值, 所以是不存在線程不安全的, 純粹是當前線程死循環

Thread1 通過cas 在槽x放了個ReservationNode(RN1), 然后假設mappingFunction執行的很慢

Thread2 在槽x和Thread競爭, cas失敗沒有搶到占位符; 進行下一輪for循環, 這是因為槽x中已經被放置了RN1, 所以Thread2獲取到這個RN1,在執行synchronized(RN1) 時候被thread1block住

code sample:

public?static?void?main(String[]?args)?throws?IOException?{ConcurrentHashMap<String,?String>?map?=?new?ConcurrentHashMap<>();//caseA:?dead?loop //????????map.computeIfAbsent("AA",?key?->?map.computeIfAbsent("BB",?k->"bb"));//caseB:?block,?but?no?dead?loopnew?Thread(()->map.computeIfAbsent("AA",?key?->?waitAndGet())).start();new?Thread(()->{try?{TimeUnit.SECONDS.sleep(3);??//delay?1?second}?catch?(InterruptedException?e)?{}map.computeIfAbsent("BB",?key->?"bb");}).start();}private?static?String?waitAndGet(){try?{TimeUnit.SECONDS.sleep(20);}?catch?(InterruptedException?e)?{}return?"AAA"; }

解決

怎么規避這個問題呢？只要不在遞歸中使用computeIfAbsent方法就好啦，或者降級用可愛的分段鎖，或者升級JDK9~

總結

以上是生活随笔為你收集整理的不止 JDK7 的 HashMap ，JDK8 的 ConcurrentHashMap 也会造成 CPU 100%？原因与解决~的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。