ConcurrentHashMap竟然也有死迴圈問題？
前幾天和朋友閒聊，說遇到了一個ConcurrentHashMap死迴圈問題，當時心裡想這不科學呀？ConcurrentHashMap怎麼還有死迴圈呢，畢竟它已經解決HashMap中rehash中死迴圈問題了，但是隨著深入的分析，發現事情並沒有之前想的那麼簡單~ (以下分析基於jdk版本：jdk1.8.0_171)
保險起見，不能直接貼出出現問題的業務程式碼，因此將該問題簡化成如下程式碼：
ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
// map預設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) -> {
// 這裡會導致死迴圈 :(
map.put(100, 100);
return k;
});
// 其他操作感興趣的小夥伴可以在電腦上執行下，話不說多，先說下問題原因：當執行computeIfAbsent時，如果key對應的slot為空，此時會建立ReservationNode物件(hash值為RESERVED=-3)放到當前slot位置，然後呼叫mappingFunction.apply(key)生成value，根據value建立Node之後賦值到slow位置，此時完成computeIfAbsent流程。但是上述程式碼mappingFunction中又對該map進行了一次put操作，並且觸發了rehash操作，在transfer中遍歷slot陣列時，依次判斷slot對應Node是否為null、hash值是否為MOVED=-1、hash值否大於0(list結構)、Node型別是否是TreeBin(紅黑樹結構)，唯獨沒有判斷hash值為RESERVED=-3
問題分析到這裡，原因已經很清楚了，當時我們認為，這可能是jdk的“bug”，因此我們最後給出的解決方案是：
- 如果在rehash時出現了
slot節點型別是ReservationNode，可以給個提示，比如拋異常； - 理論上來說，
mappingFunction中不應該再對當前map進行更新操作了，但是jdk並沒有禁止不能這樣用，最好說明下。
最後，另一個朋友看了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)我們發現，其實人家已經知道了這個問題，還特意註釋說明了。。。我們還是too yong too simple啊。至此，ConcurrentHashMap死迴圈問題告一段落，還是要遵循編碼規範，不要在mappingFunction中再對當前map進行更新操作。其實ConcurrentHashMap死迴圈不僅僅出現在上述討論的場景中，以下場景也會觸發，原因和上述討論的是一樣的，程式碼如下，感興趣的小夥伴也可以本地跑下：
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 // 其他操作
最後，一起跟著computeIfAbsent原始碼來分下上述死迴圈程式碼的執行流程，限於篇幅，只分析下主要流程程式碼：
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 // 這裡使用synchronized針對區域性物件意義不大，主要是下面的cas操作保證併發問題
15 if (casTabAt(tab, i, null, r)) {
16 binCount = 1;
17 Node<K,V> node = null;
18 try {
19 // 這裡的value返回可能為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為TreeBin型別情況，未判斷`ReservationNode`型別
36 // 擴容時判斷和此處類似
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+擴容操作
83 addCount(1L, binCount);
84 return val;
85 }
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