ConcurrentHashMap居然也有死循環問題？

前幾天和朋友閒聊，說遇到了一個ConcurrentHashMap死循環問題，當時內心想這不科學呀？ConcurrentHashMap怎麼還有死循環呢，畢竟它已經解決HashMap中rehash中死循環問題了，可是隨着深刻的分析，發現事情並無以前想的那麼簡單~ (如下分析基於jdk版本：jdk1.8.0_171)

保險起見，不能直接貼出出現問題的業務代碼，所以將該問題簡化成以下代碼：

ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
// map默認capacity 16，當元素個數達到(capacity - capacity >> 2) = 12個時會觸發rehash
for (int i = 0; i < 11; i++) {
    map.put(i, i);
}

map.computeIfAbsent(12, (k) -> {
    // 這裏會致使死循環 :(
    map.put(100, 100);
    return k;
});

// 其餘操做

感興趣的小夥伴能夠在電腦上運行下，話不說多，先說下問題緣由：當執行computeIfAbsent時，若是key對應的slot爲空，此時會建立ReservationNode對象(hash值爲RESERVED=-3)放到當前slot位置，而後調用mappingFunction.apply(key)生成value，根據value建立Node以後賦值到slow位置，此時完成computeIfAbsent流程。可是上述代碼mappingFunction中又對該map進行了一次put操做，而且觸發了rehash操做，在transfer中遍歷slot數組時，依次判斷slot對應Node是否爲null、hash值是否爲MOVED=-一、hash值否大於0(list結構)、Node類型是不是TreeBin(紅黑樹結構)，惟獨沒有判斷hash值爲RESERVED=-3的狀況，所以致使了死循環問題。

問題分析到這裏，緣由已經很清楚了，當時咱們認爲，這多是jdk的「bug」，所以咱們最後給出的解決方案是：

1. 若是在rehash時出現了slot節點類型是ReservationNode，能夠給個提示，好比拋異常；
2. 理論上來講，mappingFunction中不該該再對當前map進行更新操做了，可是jdk並無禁止不能這樣用，最好說明下。

最後，另外一個朋友看了computeIfAbsent的註釋：

 1 /**
 2  * If the specified key is not already associated with a value,
 3  * attempts to compute its value using the given mapping function
 4  * and enters it into this map unless {@code null}.  The entire
 5  * method invocation is performed atomically, so the function is
 6  * applied at most once per key.  Some attempted update operations
 7  * on this map by other threads may be blocked while computation
 8  * is in progress, so the computation should be short and simple,
 9  * and must not attempt to update any other mappings of this map.
10  */
11 public V computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction)

咱們發現，其實人家已經知道了這個問題，還特地註釋說明了。。。咱們仍是too yong too simple啊。至此，ConcurrentHashMap死循環問題告一段落，仍是要遵循編碼規範，不要在mappingFunction中再對當前map進行更新操做。其實ConcurrentHashMap死循環不只僅出如今上述討論的場景中，如下場景也會觸發，緣由和上述討論的是同樣的，代碼以下，感興趣的小夥伴也能夠本地跑下：

1 ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
2 map.computeIfAbsent(12, (k) -> {
3     map.put(k, k);
4     return k;
5 });
6 
7 System.out.println(map);
8 // 其餘操做

最後，一塊兒跟着computeIfAbsent源碼來分下上述死循環代碼的執行流程，限於篇幅，只分析下主要流程代碼：

 1 public V computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction) {
 2     if (key == null || mappingFunction == null)
 3         throw new NullPointerException();
 4     int h = spread(key.hashCode());
 5     V val = null;
 6     int binCount = 0;
 7     for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
 8         Node<K,V> f; int n, i, fh;
 9         if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
10             tab = initTable();
11         else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & h)) == null) {
12             Node<K,V> r = new ReservationNode<K,V>();
13             synchronized (r) {
14                 // 這裏使用synchronized針對局部對象意義不大，主要是下面的cas操做保證併發問題
15                 if (casTabAt(tab, i, null, r)) {
16                     binCount = 1;
17                     Node<K,V> node = null;
18                     try {
19                         // 這裏的value返回可能爲null呦
20                         if ((val = mappingFunction.apply(key)) != null)
21                             node = new Node<K,V>(h, key, val, null);
22                     } finally {
23                         setTabAt(tab, i, node);
24                     }
25                 }
26             }
27             if (binCount != 0)
28                 break;
29         }
30         else if ((fh = f.hash) == MOVED)
31             tab = helpTransfer(tab, f);
32         else {
33             boolean added = false;
34             synchronized (f) {
35                 // 僅僅判斷了node.hash >=0和node爲TreeBin類型狀況，未判斷`ReservationNode`類型
36                 // 擴容時判斷和此處相似
37                 if (tabAt(tab, i) == f) {
38                     if (fh >= 0) {
39                         binCount = 1;
40                         for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
41                             K ek; V ev;
42                             if (e.hash == h &&
43                                 ((ek = e.key) == key ||
44                                  (ek != null && key.equals(ek)))) {
45                                 val = e.val;
46                                 break;
47                             }
48                             Node<K,V> pred = e;
49                             if ((e = e.next) == null) {
50                                 if ((val = mappingFunction.apply(key)) != null) {
51                                     added = true;
52                                     pred.next = new Node<K,V>(h, key, val, null);
53                                 }
54                                 break;
55                             }
56                         }
57                     }
58                     else if (f instanceof TreeBin) {
59                         binCount = 2;
60                         TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
61                         TreeNode<K,V> r, p;
62                         if ((r = t.root) != null &&
63                             (p = r.findTreeNode(h, key, null)) != null)
64                             val = p.val;
65                         else if ((val = mappingFunction.apply(key)) != null) {
66                             added = true;
67                             t.putTreeVal(h, key, val);
68                         }
69                     }
70                 }
71             }
72             if (binCount != 0) {
73                 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
74                     treeifyBin(tab, i);
75                 if (!added)
76                     return val;
77                 break;
78             }
79         }
80     }
81     if (val != null)
82         // 計數統計&閾值判斷+擴容操做
83         addCount(1L, binCount);
84     return val;
85 }

 

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