深入理解HashMap

HashMap和HashTable的区别

HashMap的底层原理？

HashMap是一个存储Key-Value键值对的集合，每一个键值对也叫Entry，Key-Value是作为一个整体出现的，这些键值对分散的存储在一个数组中，这个数组就叫HashMap。对HashMap来说，最常用的方法是Put和Get。HashMap数组的每一个元素不只是一个Entry对象，也是一个链表的头结点。

1、Put的原理（根据Key值计算HashCode，根据HashCode得到Entry的插入位置index）

比如调用HashMap.put("apple",0)插入一个Key为Apple的元素，这时候要确定插入的位置index。

index=Hash（"apple"），假设计算的index是2，结果如下：

但是HashMap的长度是有限的，当插入的Entry越来越多时，会发生index冲突的情况，例如下面：

这时候可以用链表解决，HashMap数组中每一个元素不仅仅是一个Entry对象，也是一个链表的头结点。每一个Entry对象通过Next指针指向它的下一个Entry节点，当新来的Entry映射到冲突数组位置时，只需要插入对应的链表即可。插入时采用“头插入”

HashMap的底层实现还是数组，数组中的每个元素是链表。

 

这里我们再来复习put的流程：当我们想一个HashMap中添加一对key-value时，系统首先会计算key的hash值，然后根据hash值确认在table中存储的位置。若该位置没有元素，则直接插入。否则迭代该处元素链表并依此比较其key的hash值。如果两个hash值相等且key值相等(e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))),则用新的Entry的value覆盖原来节点的value。如果两个hash值相等但key值不等 ，则将该节点插入该链表的链头。具体的实现过程见addEntry方法，

2、Get的原理（根据Key值得到index）

把输入的Key做一次Hash映射，得到对应的index，

index=Hash（"apple"）

由于刚才所说的Hash冲突，同一个位置可能匹配到多个Entry对象，这时候就要顺着链表的头结点，依次向下查找。第一次查找到的节点是Entry6.Entry6的Key是banana，不是要找的结果，第二次查找的节点是Entry1，Entry1对应的Key是Apple，是要找的结果。

 

你知道HashMap的get()方法的工作原理吗？

HashMap默认的长度是多少？为什么这样规定？

HashMap的初始长度为16，每次拓展或者手动初始化时，必须为2的幂。

初始长度选择16是为了服务于从Key到index的Hash算法，我们要得到一个尽量均匀分布的Hash函数，利用Key的HashCode做取模运算，（index=HashCode（Key）%Length），但是取模运算的效率很低，所以HashMap发明者采用位运算的方式（采用按位与运算实现取模），如何进行位运算，有如下的公式：

index=HashCode（Key）%（Length-1）

可以看出：Hash算法最终得到的结果，取决于HashCode的后几位。

这样做的好处是：当Length是16或者其他2 的幂，Length-1的每一位都是1，index的结果等于HashCode的后面几位，只要输入的HashCode是分布均匀的，Hash算法计算的index也是均匀的

对于HashMap的table而言，数据分布需要均匀（最好每项都只有一个元素，这样就可以直接找到），不能太紧也不能太松，太紧会导致查询速度慢，太松则浪费空间。使用index=HashCode（Key）%（Length-1）就是为了让table中的元素尽量均匀。

所以说当length = 2^n时，不同的hash值发生碰撞的概率比较小，这样就会使得数据在table数组中分布较均匀，查询速度也较快。

（如果Length-1=0011，则index某些值出现的几率大，某些值永远不可能出现）

高并发情况下，为什么HashMap会出现死锁？

得到

在Java8中，HashMap的结构有什么优化？

在java8中，如果hash相同的Key的数量大于8时，会用红黑树代替链表。

高并发下的HashMap

一些需要注意的点

• HashMap有负载因子和极限容量，默认负载因子为0.75
• 两个线程同时尝试扩容HashMap时，可能会将链表形成环形链表，所有的next都不为空，进入死循环。（HashMap是线程不安全的）
• 两个线程同时进行put时可能会造成一个线程数据缺失。