错误使用 HashMap 并发扩容:分析多线程下变量指针环路导致的 CPU 100%

轻强君_2865

轻强君_2865

2026-05-09

760人浏览

原创

JDK1.7中HashMap扩容时因头插法+多线程并发导致环形链表,引发get等操作无限循环、CPU 100%;解决方案是改用ConcurrentHashMap或升级至JDK1.8(尾插法避免成环)。

错误使用 hashmap 并发扩容:分析多线程下变量指针环路导致的 cpu 100%

HashMap 在 JDK 1.7 中的头插法是根源

JDK 1.7 的 HashMap 扩容采用头插法,即新节点总是插入链表头部。当多个线程同时触发扩容时,原本顺序为 A → B → null 的链表,可能被两个线程交替操作,最终形成 A → B → A 的环形结构。

一旦链表成环,后续任何 get() 或 containsKey() 操作都会陷入无限遍历——因为 next 指针永远不为 null,循环无法终止。CPU 就会持续执行这个无退出条件的 while 循环,使用率迅速拉满。

典型触发场景:多线程 put 引发并发扩容

以下情况极易触发该问题:

  • 未加锁或未同步的全局 HashMap 被多个线程反复调用 put()
  • 初始容量小(如默认 16),负载因子 0.75,插入第 13 个元素就可能触发首次扩容
  • 多个线程几乎同时达到扩容阈值,各自开始自己的 resize() 流程
  • 线程 A 执行到旧链表迁移中途挂起,线程 B 完成整个扩容并修改了 next 指针,A 恢复后继续错误链接

为什么 CPU 会卡死而不是报错或阻塞

这不是异常或阻塞,而是纯粹的计算型死循环:

  • 线程状态在 jstack 中显示为 RUNNABLE,而非 BLOCKED 或 WAITING
  • 没有 I/O、锁等待或 sleep,纯指针跳转 + 条件判断,指令极轻但永不退出
  • 单个线程就能把一个 CPU 核心占满;若多个线程同时陷入各自环路,整机 CPU 可能飙至 100%
  • GC 线程通常不受影响,所以 jstat -gc 可能显示 GC 正常,误导排查方向

解决方案与替代选择

根本原则:禁止在多线程环境中直接使用非线程安全的 HashMap。

  • 高并发读写场景:改用 ConcurrentHashMap(JDK 1.7 使用分段锁,JDK 1.8 改为 CAS + synchronized 链表/红黑树)
  • 仅读多写少:可用 Collections.synchronizedMap(new HashMap()),但注意迭代时仍需手动同步
  • 初始化阶段确定大小且不再写入:可考虑 ImmutableMap(Guava)或 Map.copyOf()(JDK 10+)
  • 升级 JDK:JDK 1.8 的 HashMap 扩容采用尾插法,虽仍不保证线程安全,但不会构造环形链表,最多数据丢失或覆盖
PHP速学视频免费教程(入门到精通)
PHP速学视频免费教程(入门到精通)

PHP怎么学习?PHP怎么入门?PHP在哪学?PHP怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了PHP速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

下载

相关标签:

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

11317

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

8422

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

7252

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1204

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

988

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1456

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

2969

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

20231

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1315

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
热门推荐
/
最新课程
phpStudy极速入门视频教程
phpStudy极速入门视频教程

共6课时 | 54.7万人学习

独孤九贱(4)_PHP视频教程
独孤九贱(4)_PHP视频教程

共89课时 | 134.1万人学习