hashmap

HashMap是如何定位下标的？

先获取 key ,对 key 进行 hash 得到 一个hashcode, 然后用 Hashcode 与 hashmap 中 的数组长度 - 1 进行 按位与 运算, 取得下标

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至于为什么用 &(按位与运算) 而不是 使用 %(取余),是因为 取余在 某些 应用上边运算比较慢 ,而 &是基于 二进制 的运算, 怎样运行都不会太慢

HashMap由什么组成？

数组 + (单)链表,在jdk1.8 中又添加了 红黑树, 当链表节点数超过 8 且 数组长度 大于等于 64 时 才会树化,如果数组长度小于 64 ,则会选择扩容

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为什么选择红黑树,而不是其他数据结构?

红黑树的 查询和插入效率 都是比较高的,这是一个综合取优 的选择

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树化阈值(8) 与 退化阈值(6) 为什么不选取一样的值

红黑树在 节点 小于 6 个时,会退化为链表,退化的阈值选择为 6

主要是为了防止出现节点个数频繁在一个相同的数值来回切换，举个极端例子，现在单链表的节点个数是9，开始变成红黑树，然后红黑树节点个数又变成8，就又得变成单链表，然后节点个数又变成9，就又得变成红黑树，这样的情况消耗严重浪费，因此干脆错开两个阈值的大小，使得变成红黑树后“不那么容易”就需要变回单链表，同样，使得变成单链表后，“不那么容易”就需要变回红黑树

HashMap往链表里插入节点的方式

jdk1.7: 采用的是头插法,效率高, 但是链表容易过长影响查询效率且线程同时扩容时容易出现死链

jdk1.8以后是尾插法，为了防止环化,而且引入红黑树之后，就需要判断单链表的节点个数（超过8个后要转换成红黑树），所以干脆使用尾插法，正好遍历单链表，读取节点个数。也正是因为尾插法，使得HashMap在插入节点时，可以判断是否有重复节点。

Hashmap中的 put(未完)

Hashmap 是 懒加载,并不会立即初始化,在开始使用时才会初始化

jdk1.7:

1. 判断数组是否为空，如果为空进行初始化，初始化的是数组容量
2. 判断key是否为空,执行方法，key为null存在index为0的位置
3. 根据key得到hash，对key进行hashcode,
4. 根据hash值和容量得到下标，indexFor方法
5. 覆盖逻辑，遍历链表，短路与先判断hash值是否相等，再判断key,value覆盖，返回oldvalue
6. addEntry(hash,key,value,i),先有（@Q6扩容机制），再根据四个值，头插法或尾插法插入

jdk1.8:

1. 判断数组是否为空，调用resize方法进行初始化
2. 判断数组元素是否为空,为空则添加新节点

hashmap 里面的数组容量为什么是 2 的 幂次方

当容量为 2 的幂次方时, 转换为 二进制 才只有 一位 为1 : 如: 0001 0000(16) , 0010 0000(32)

例如 hashcode 的值为 0101 0101, 数组的长度为 16 则因为数组的可用下标 为 0-15 所以 数组长度 在与 hashcode 进行 与 运算时 需要减 1 即: h 为 hashcode, l 为数组长度 - 1

h: 0101 0101

l: 0000 1111 此时进行 与 运算结果为 0000 0101(5) 就为 数组下标. 而此时可用值的范围为^[1] 0000~1111,满足数组的索引

如果 数组的长度为 17(0-16) 或者 15(0-14)

h: 0101 0101

14: 0000 1110 此时的可用范围 只有 0000() - 1110(14) 运算结果如下,会形成链表,降低了查询速率,且造成数组内存空间为的 浪费

16: 0001 0000 此时的可用范围(对于当前的 Hashcode 值) 只有 0001 0000 即 只有一个能用的值

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至于为什么用 &(按位与运算) 而不是 使用 %(取余),是因为 取余在 某些 应用上边运算比较慢 ,而 &是基于 二进制 的运算, 怎样运行都不会太慢

hashmap 在计算 hashcode 值时为什么要 进行右移 及 异或运算

先右移: 高位补 0 低位省略,

再异或运算: 相同 为 0 不同为 1

结果再与 Hashcode的值进行 按位与运算

这样使得 高位也可以影响到运算的结果

上边 的情况中 实际上决定运算结果的只有 低位, 而进行 右移及异或运算 是为了 让 高位也参与进来

这样的话 可以有效的 缓解哈希冲突 问题

扩容

JDK1.7 : 先扩容,再添加

在添加元素时还是会 遍历节点,但是不一定会遍历完链表,找到与添加元素的key 相同是直接替换,不会再往下遍历

JDK1.8: 先添加元素,再扩容

使用的是尾插法,因为要判断链表长度,所以无论如何都需要完全遍历, 在添加元素时,同上

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注释

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1. 在此例子,因为 高四位 的运算结果永远 为 0 ,所以可用值的范围就由 低四位 的运算结果决定 ↩︎