如何确诊由 HashMap 引起的死循环问题

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Java 开发者都知道 java.util.HashMap 是非线程安全的, 一旦涉及多线程情况使用同一个 Map, 除非做了其他同步, 否则都不应该使用 HashMap. 然而现实情况是: 时不时发现生产环境在多线程情况下使用了 HashMap, 导致死循环, 继而不再响应其他请求.

那么如何诊断并确认是这种情况呢?

首先, 我们从症状看起, 一般出现了这种情况, 1. CPU 使用率相对平时情况会高很多; 2. tomcat http 线程陷入 HashMap 死循环, 无法退出, 导致不能响应新的请求;

一旦发生上面症状, 就可以怀疑 HashMap 导致的死循环问题了. 要想确认是不是这个问题, 基本需要 2 步: 1. 查看 thread dump, 看是不是有线程一直在 HashMap.getEntry() 上面; 2. 查看 heap dump 里面是不是 HashMap 某个桶的链表出现了死循环.

查看 thread dump, 确认是不是有线程一直在 HashMap.getEntry() 上面

使用 jstack 做 thread dump, 查看是不是有一个或多个线程最顶上的栈像下面这样:

上面的截图可以看到, 我这个 thread dump 里面有 40 个线程都卡在这一行. 因为我的 tomcat 就开了 40 个 http daemon 线程, 基本每个都卡在这里了.
查看 heap dump, 确认链表死循环

首先, 使用 jcmd 或 jmap 或其它工具做一个 heap dump; 然后使用 MAT 或者其他 heap 分析工具找出 HashMap 里某个 bucket 里面的循环链表. 我这里以 MAT 举例, 截图来说明.

如上图, 找到这个线程, 可以看到栈里面和我们 thread dump 里面的基本一样, 它卡在那个 getEntry() 方法还没出来. 点开它的 local variable, 能看到当前正在循环的 HashMap$Entry. 然后右键点击这个变量, 通过菜单 List Objects -> with outgoing references, 可以看到当前 Entry refer 的 next 对象:

从上面的图可以看到, 这 2 个 Entry 对象的 next 互相指向对方, 导致了死循环, 致使当前线程陷入之后, 无法退出.

通过上面的 2 步, 基本就确诊了是不是由 HashMap 引起的死循环问题.

原文链接: http://www.tianxiaohui.com/index.php/interestingbug.html

hashmap

死循环

dump

线程

16 条回复 • 2019-06-27 19:55:20 +08:00

pifuant

2019-06-26 12:54:55 +08:00

诊断啥子，当线程安全去用，存在的问题没有几千也有几百，，，

manecocomph

2019-06-26 14:27:26 +08:00

@pifuant "存在的问题没有几千也有几百" 是指?

qiyuey

2019-06-26 14:27:38 +08:00

建议写一些高质量的文章，这个是在太基础了

BBCCBB

2019-06-26 14:34:47 +08:00

jdk1.8 之前的 hashmap 多线程下有可能引起死循环，这是公开的秘密了。。虽然它不是一个线程安全的容器。

wysnylc

2019-06-26 14:42:53 +08:00

hashMap 线程不安全是基础知识
解决的方案要么是 redis 要么 ThreadLocal,单机业务下的 ConcurrentHashMap 在分布式下没卵用

wysnylc

2019-06-26 14:46:10 +08:00

还有,记得跟进最新的 jdk 进行讲解
JDK1.8 后，除了对 hashmap 增加红黑树结果外，对原有造成死锁的关键原因点（新 table 复制在头端添加元素）改进为依次在末端添加新的元素。虽然 JDK1.8 后添加红黑树改进了链表过长查询遍历慢问题和 resize 时出现导致 put 死循环的 bug，但还是非线性安全的，比如数据丢失等等。因此多线程情况下还是建议使用 concurrenthashmap。