面试题：Java HashMap扩容机制在高并发场景下可能引发的问题及解决方案

死循环：
- 原理：在JDK 1.7及之前版本，HashMap采用头插法扩容。高并发下，多个线程同时进行扩容操作时，新的Entry链表顺序会与旧链表顺序相反。当一个线程已经完成部分链表迁移，另一个线程继续迁移时，就可能出现链表成环的情况，进而导致在获取元素时陷入死循环。例如，线程A将节点a迁移到新表，线程B在迁移节点b时，因为头插法会改变链表顺序，使得b成为新链表头，然后线程A继续迁移，可能会使a又成为新链表头，最终形成环。
- 实现角度：在transfer方法（JDK 1.7中扩容时调用）中，通过e.next = newTable[i]; newTable[i] = e;这样的头插法代码实现链表迁移，高并发下容易出现上述问题。
数据丢失：
- 原理：在高并发场景下，多个线程同时进行put操作，并且在put过程中触发扩容。假设线程A和线程B都要put新元素，在判断是否需要扩容时都通过了检查，然后都开始进行扩容操作。线程A先完成扩容并将元素插入新表，线程B完成扩容后可能会覆盖线程A插入的元素，导致数据丢失。
- 实现角度：例如在put方法中，在判断容量是否足够后，没有进行适当的同步，多个线程可能同时执行扩容相关操作，如resize方法中的transfer操作，导致数据覆盖。

使用ConcurrentHashMap：
- 原理：在JDK 1.7中，ConcurrentHashMap采用分段锁机制，将整个哈希表分成多个段（Segment），每个段独立加锁，不同段的操作可以并发执行，减少了锁竞争。在JDK 1.8中，采用Node数组加链表或红黑树的数据结构，并且利用CAS（Compare - And - Swap）和synchronized关键字来实现线程安全。在扩容时，它采用了一种更加细粒度的控制方式，允许并发扩容。例如，在扩容时，会将数据迁移到新的数组，并且在迁移过程中，通过设置一些标志位来控制并发操作，避免死循环和数据丢失。
- 实现角度：JDK 1.8中ConcurrentHashMap的put方法，在链表或红黑树节点操作时，使用synchronized关键字对节点加锁，在数组扩容等操作时，使用CAS操作来保证数据一致性。扩容时，采用多线程分段迁移数据，不会出现死循环和数据丢失问题。
使用Collections.synchronizedMap包装HashMap：
- 原理：Collections.synchronizedMap返回的是一个线程安全的Map，它通过对整个Map的方法进行同步，使用synchronized关键字，在调用put、get等方法时，会对整个Map对象加锁，这样在同一时间只有一个线程可以操作Map，从而避免了高并发下的问题。
- 实现角度：例如put方法实现如下：

public V put(K key, V value) {
    synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
}

这里mutex是一个对象锁，m是被包装的HashMap。通过对put方法加锁，保证了高并发下操作的原子性，避免了死循环和数据丢失，但由于锁粒度大，并发性能相对较低。

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