HashMap工作原理

    hashing的概念
    HashMap中解决碰撞的方法
    equals()和hashCode()的应用，以及它们在HashMap中的重要性
    不可变对象的好处
    HashMap多线程的条件竞争
    重新调整HashMap的大小

 

 

 “什么是HashMap？你为什么用到它？”

数组和链表组合成的链表散列结构，通过hash算法，尽量将数组中的数据分布均匀，如果hashcode相同再比较equals方法，如果equals方法返回false，那么就将数据以链表的形式存储在数组的对应位置，并将之前在该位置的数据往链表的后面移动，并记录一个next属性，来指示后移的那个数据。注意数组中保存的是entry,其中保存的是键值.
HashMap可以接受null键值和值，而HashTable则不能；HashMap是非synchronized;HashMap很快；以及HashMap储存的是键值对等等

“为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键？”

String, Interger这样的wrapper类作为HashMap的键是再适合不过了，而且String最为常用。因为String是不可变的，也是final的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的，因为为了要计算hashCode()，就要防止键值改变，如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话，那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。如果你可以仅仅通过将某个field声明成final就能保证hashCode是不变的，那么请这么做吧。因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法，那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话，那么碰撞的几率就会小些，这样就能提高HashMap的性能。

“我们可以使用自定义的对象作为键吗？”

当然可以使用任何对象作为键，只要它遵守了equals()和hashCode()方法的定义规则，并且当对象插入到Map中之后将不会再改变了。如果这个自定义对象时不可变的，那么它已经满足了作为键的条件，因为当它创建之后就已经不能改变了。

“我们可以使用CocurrentHashMap来代替HashTable吗？”

HashTable是synchronized的，但是ConcurrentHashMap同步性能更好，因为它仅仅根据同步级别对map的一部分进行上锁。ConcurrentHashMap当然可以代替HashTable，但是HashTable提供更强的线程安全性。

“知道HashMap的工作原理吗？” “你知道HashMap的get()方法的工作原理吗？”

HashMap是基于hashing的原理，我们使用put(key, value)存储对象到HashMap中，使用get(key)从HashMap中获取对象。当我们给put()方法传递键和值时，我们先对键调用hashCode()方法，返回的hashCode用于找到bucket位置来储存Entry对象。”这里关键点在于指出，HashMap是在bucket中储存键对象和值对象，作为Map.Entry。

“当两个对象的hashcode相同会发生什么？”

两个对象hashcode相同，但它们可能并不相等。hashcode相同，所以它们的bucket位置相同，‘碰撞’会发生。因为HashMap使用LinkedList存储对象，这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在LinkedList中。虽然有很多种处理碰撞的方法，这种方法是最简单的，也正是HashMap的处理方法。

HashMap的数据结构是基于数组和链表的。（以数组存储元素，如有hash相同的元素，在数组结构中，创建链表结构，再把hash相同的元素放到链表的下一个节点）

hashMap的结构类似这样
  元素0-->[hashCode=0, key.value=x1的数据]
  元素1-->[hashCode=1, key.value=y1的数据]
  .........
  元素n-->[hashCode=n, key.value=z1的数据]

假设没有hashCode=1的元素加入，但是有两个hashCode=0的数据，它的结构就变成这样
  元素0-->[hashCode=0, key.value=x1的数据].next-->[hashCode=0, key.value=x2的数据]
  元素1-->[null]
  ......
  元素n-->[hashCode=n, key.value=z1的数据]

put和get都首先会调用hashcode方法，去查找相关的key，当有冲突时，再调用equals.

HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，然后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap使用链表来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在链表的下一个节点中。 HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。

“如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象？”

  一般来说：当我们调用get()方法，HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置，然后获取值对象。如果有两个值对象储存在同一个bucket，他给出答案:将会遍历LinkedList直到找到值对象。面试官会问因为你并没有值对象去比较，你是如何确定确定找到值对象的？除非面试者知道HashMap在LinkedList中存储的是键值对，否则他们不可能回答出这一题。答案是找到bucket位置之后，会调用keys.equals()方法去找到LinkedList中正确的节点，最终找到要找的值对象。

   之所以出现上面的错误是因为他们混淆了hashCode()和equals()方法。因为在此之前hashCode()屡屡出现，而equals()方法仅仅在获取值对象的时候才出现。一些优秀的开发者会指出使用不可变的、声明作final的对象，并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话，将会减少碰撞的发生，提高效率。不可变性使得能够缓存不同键的hashcode，这将提高整个获取对象的速度，使用String，Interger这样的wrapper类作为键是非常好的选择。

“如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办？”

默认的负载因子大小为0.75，也就是说，当一个map填满了75%的bucket时候，和其它集合类(如ArrayList等)一样，将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组，来重新调整map的大小，并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing，因为它调用hash方法找到新的bucket位置。

“你了解重新调整HashMap大小存在什么问题吗？”

当多线程的情况下，可能产生条件竞争(race condition)。当重新调整HashMap大小的时候，确实存在条件竞争，因为如果两个线程都发现HashMap需要重新调整大小了，它们会同时试着调整大小。在调整大小的过程中，存储在LinkedList中的元素的次序会反过来，因为移动到新的bucket位置的时候，HashMap并不会将元素放在LinkedList的尾部，而是放在头部，这是为了避免尾部遍历(tail traversing)。如果条件竞争发生了，那么就死循环了。为什么要在多线程的环境下使用HashMap呢？

总结：

HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，让后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap使用LinkedList来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在LinkedList的下一个节点中。 HashMap在每个LinkedList节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么？ 它们会储存在同一个bucket位置的LinkedList中。键对象的equals()方法用来找到键值对。

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