为什么 HashMap 会产生死循环？

1. 核心原因概述

HashMap 产生死循环（Infinite Loop）的经典场景主要发生在 JDK 1.7 及以下版本 的 多线程并发扩容（Resize） 阶段。

根本原因在于 JDK 1.7 的 HashMap 在扩容迁移链表时采用了 头插法（Head Insertion），会导致链表元素顺序倒置。当多个线程同时触发扩容时，特定的执行顺序会导致链表形成 环形数据结构（Circular Linked List）。一旦形成环，当后续线程尝试 get() 操作遍历该链表时，就会陷入死循环，导致 CPU 飙升至 100%。

注：JDK 1.8 改用了 尾插法（Tail Insertion），扩容时保持链表元素相对顺序不变，因此解决了死循环问题，但在多线程环境下仍存在数据覆盖（丢数据）的风险，所以 HashMap 依然不是线程安全的。

2. 原理深度剖析 (JDK 1.7)

2.1 关键源码逻辑

在 JDK 1.7 中，HashMap 扩容的核心方法是 transfer，负责将旧数组的元素迁移到新数组。

// JDK 1.7 HashMap transfer 方法简化逻辑
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; // 1. 记录下一个节点
            int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
            e.next = newTable[i];     // 2. 头插法：将当前节点的 next 指向新位置的头节点
            newTable[i] = e;          // 3. 将当前节点设置为新位置的头节点
            e = next;                 // 4. 继续处理下一个节点
        }
    }
}

2.2 死循环形成步骤演示

假设有两个线程 Thread A 和 Thread B 同时对 HashMap 进行扩容。当前链表结构为：Hash表[i] -> A -> B -> null。

Thread A 执行到一半挂起： Thread A 执行了 Entry<K,V> next = e.next;，此时：
- e 指向 A
- next 指向 B
- Thread A 挂起。
Thread B 完成整个扩容： Thread B 顺利完成了扩容和迁移。由于是 头插法，链表顺序会倒置。新数组中该位置的链表变为：Hash表[j] -> B -> A -> null。 注意：此时内存中 A 和 B 对象的引用关系已经变了，B.next 指向了 A。
Thread A 恢复执行：
- Thread A 此时持有旧的引用：e = A, next = B。
- Thread A 将 A 插入新表头：newTable[i] = A。
- Thread A 处理下一个节点：e = B。
循环形成（关键点）：
- Thread A 处理 e = B。
- 读取 next = B.next。由于 Thread B 已经修改了 B 的指向，此时 B.next 实际上是 A（见步骤 2）。
- Thread A 将 B 头插：B.next = A（原本就是 A，没变），newTable[i] = B。
- Thread A 处理下一个节点：e = A（因为 B.next 指向 A）。
- Thread A 再次处理 A：A.next = B（头插法将 A 指向表头 B）。
- 结果：A.next 指向 B，而 B.next 指向 A。形成 A <-> B 环形链表。

3. 面试总结与扩展

3.1 为什么 JDK 1.8 修复了这个问题？

JDK 1.8 在扩容时，使用了 尾插法。

在扩容时，通过高低位运算（(e.hash & oldCap) == 0）将链表拆分为两个子链表（Low 和 High）。
元素在迁移后，相对顺序保持不变。
因为顺序不倒置，就不会出现 B 指向 A，A 又指向 B 的情况，从而避免了死循环。

3.2 线程安全建议

虽然 JDK 1.8 解决了死循环，但 HashMap 在多线程下依然不安全：

数据丢失：并发 put 时，若发生 Hash 碰撞，两个线程判断槽位为空，可能同时赋值，导致其中一个数据被覆盖。
size 不准确：size 变量是非原子操作。

解决方案：

必须使用 ConcurrentHashMap。
或者使用 Collections.synchronizedMap(new HashMap<>())（性能较差，全表锁）。