前言
HashMap在日常開發(fā)中基本是天天見的，而且都知道什么時(shí)候需要用HashMap，根據(jù)Key存取Value，但是存和取的時(shí)候那些操作卻是很少去研究。同時(shí)在面試中也是面試官們必問(wèn)的。以下是基于JDK1.8
正文
1. 先來(lái)認(rèn)識(shí)一下HashMap中定義的一些需要了解的成員變量
// hashMap數(shù)組的初始容量 16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
// 負(fù)載因子 0.75f;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 樹形化閾值 8
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 解除樹形化閾值 6
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
// 樹形化的另一條件 Map數(shù)組的長(zhǎng)度閾值 64
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64
// 這個(gè)就是hashMap的內(nèi)部數(shù)組了，而Node則是鏈表節(jié)點(diǎn)對(duì)象。
transient Node<K,V>[] table;
// 數(shù)組擴(kuò)容閾值。
int threshold;
initialCapacity 數(shù)組的初始容量為16?？梢栽跇?gòu)造方法中指定。必須是2的冪次方。(16 → 32 → 64 ...)
loadFactor 加載因子 0.75f。 所謂的加載因子就是HashMap的容量達(dá)到0.75時(shí)的時(shí)候會(huì)試試擴(kuò)容resize(), (例：假設(shè)有一個(gè) HashMap 的初始容量為 16 ，那么擴(kuò)容的閥值就是 0.75 * 16 = 12 。也就是說(shuō)，在你打算存入第 13 個(gè)值的時(shí)候，HashMap 會(huì)先執(zhí)行擴(kuò)容)。加載因子也能通過(guò)構(gòu)造方法中指定，如果指定大于1，則數(shù)組不會(huì)擴(kuò)容，犧牲了性能不過(guò)提升了內(nèi)存。
TREEIFY_THRESHOLD 樹形化閾值。當(dāng)鏈表的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于等于這個(gè)值時(shí)，會(huì)將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹。
UNTREEIFY_THRESHOLD 解除樹形化閾值。當(dāng)鏈表的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于等于這個(gè)值時(shí)，會(huì)將紅黑樹轉(zhuǎn)換成普通的鏈表。
MIN_TREEIFY_CAPACITY 樹形化閾值的第二條件。當(dāng)數(shù)組的長(zhǎng)度小于這個(gè)值時(shí)，就算樹形化閾達(dá)標(biāo)，鏈表也不會(huì)轉(zhuǎn)化為紅黑樹，而是優(yōu)先擴(kuò)容數(shù)組resize()。
threshold 數(shù)組擴(kuò)容閾值。即：HashMap數(shù)組總?cè)萘?* 加載因子。當(dāng)前容量大于或等于該值時(shí)會(huì)執(zhí)行擴(kuò)容resize()。擴(kuò)容的容量為當(dāng)前 HashMap 總?cè)萘康膬杀丁１热?，?dāng)前 HashMap 的總?cè)萘繛?16 ，那么擴(kuò)容之后為 32 。
2. 繼承關(guān)系
// table 內(nèi)部數(shù)組是節(jié)點(diǎn)類型
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next; //下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
//省略...
}
拉鏈法的散列表是通過(guò)鏈表解決碰撞問(wèn)題的，所以HashMap的內(nèi)部數(shù)組是節(jié)點(diǎn)類型。 hash值是經(jīng)過(guò)hash()方法處理過(guò)的hashCode，也就是數(shù)組的索引 bucket，為了使hashCode分布更加隨機(jī)。
java.util.HashMap<K, V>.Node<K, V>
java.util.LinkedMap<K, V>.Entry<K, V>
java.util.HashMap<K, V>.TreeNOde<K, V>
TreeNode是Node是子類，繼承關(guān)系如下：Node是單向鏈表節(jié)點(diǎn)，Entry是雙向鏈表節(jié)點(diǎn)，TreeNode是紅黑樹節(jié)點(diǎn)。TreeNode的代碼400多行都是寫的紅黑樹。
3. 先對(duì)HashMap的簡(jiǎn)單總結(jié)
HashMap是基于拉鏈法實(shí)現(xiàn)的一個(gè)散列表，內(nèi)部由數(shù)組和鏈表和紅黑樹實(shí)現(xiàn)。
- 數(shù)組的初始容量為16，而容量是以2的次方擴(kuò)充的，一是為了提高性能使用足夠大的數(shù)組，二是為了能使用位運(yùn)算代替取模預(yù)算(據(jù)說(shuō)提升了5~8倍)。
- 數(shù)組是否需要擴(kuò)充是通過(guò)負(fù)載因子判斷的，如果當(dāng)前元素個(gè)數(shù)為數(shù)組容量的0.75時(shí)，就會(huì)擴(kuò)充數(shù)組。這個(gè)0.75就是默認(rèn)的負(fù)載因子，可由構(gòu)造傳入。我們也可以設(shè)置大于1的負(fù)載因子，這樣數(shù)組就不會(huì)擴(kuò)充，犧牲性能，節(jié)省內(nèi)存。
- 為了解決碰撞，數(shù)組中的元素是單向鏈表類型。當(dāng)鏈表長(zhǎng)度到達(dá)一個(gè)閾值時(shí)（7或8），會(huì)將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹提高性能。而當(dāng)鏈表長(zhǎng)度縮小到另一個(gè)閾值時(shí)（6），又會(huì)將紅黑樹轉(zhuǎn)換回單向鏈表提高性能，這里是一個(gè)平衡點(diǎn)。
- 對(duì)于第三點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明，檢查鏈表長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成紅黑樹之前，還會(huì)先檢測(cè)當(dāng)前數(shù)組數(shù)組是否到達(dá)一個(gè)閾值（64），如果沒(méi)有到達(dá)這個(gè)容量，會(huì)放棄轉(zhuǎn)換，先去擴(kuò)充數(shù)組。所以上面也說(shuō)了鏈表長(zhǎng)度的閾值是7或8，因?yàn)闀?huì)有一次放棄轉(zhuǎn)換的操作。
4. 深入了解源碼
4.1 構(gòu)造方法
// 默認(rèn)數(shù)組初始容量為16，負(fù)載因子為0.75f
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
// 指定數(shù)組的初始容量
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
// 指定數(shù)組的初始容量 和 負(fù)載因子
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
// NaN：Not a Number。例如給-1開方就會(huì)得到NaN。
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
// 這個(gè)方法可以將任意一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成2的次方。
// 例如輸入10，則會(huì)返回16。
// 另外，有人可能疑惑，不是說(shuō)threshold是 數(shù)組容量 * loadFactor得到的嗎？
// 是的，在第一次put操作，擴(kuò)充數(shù)組時(shí)，會(huì)將這個(gè)threshold作為數(shù)組容量，然后再重新計(jì)算這個(gè)值。
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
在使用指定數(shù)組的初始容量時(shí)上面說(shuō)過(guò)，數(shù)組容量必須是2的次方。所以就需要通過(guò)算法將我們給定的數(shù)值轉(zhuǎn)換成2的次方。
// 這個(gè)方法可以將任意一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成2的次方。
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
相關(guān)的位運(yùn)算這里不做講解。想了解的可以自己去查閱資料。
4.2 數(shù)組的索引 bucket
HashMap采用hash算法來(lái)決定集合中元素的存儲(chǔ)位置，每當(dāng)系統(tǒng)初始化HashMap時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)為capacity的數(shù)組，這個(gè)數(shù)組里面可以存儲(chǔ)元素的位置被成為桶(bucket), 每個(gè)bucket都有其指定索引?？梢愿鶕?jù)該索引快速訪問(wèn)存儲(chǔ)的元素。
public V put(K key, V value) {
// 傳入的key經(jīng)過(guò)了 hash(key) 方法
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
// 特殊處理的hashCode
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
在Java中每個(gè)對(duì)象都會(huì)擁有一個(gè)hashCode()方法，這個(gè)就是散列函數(shù)，通過(guò)這個(gè)方法會(huì)返回一個(gè)32位的整數(shù)，使用這么大的值作為哈希值其實(shí)是為了盡量避免發(fā)生碰撞(相同)，例如兩個(gè)不同對(duì)象的hashCode一樣的話那就是發(fā)生了碰撞。但是如果用這么長(zhǎng)的數(shù)字來(lái)當(dāng)做索引肯定是不行的，那需要數(shù)組有多大才行？所以我們需要把這個(gè)hashCode縮小到規(guī)定數(shù)組的長(zhǎng)度范圍內(nèi)。
上面的代碼只是用hashCode的高16位與低16位進(jìn)行異或運(yùn)算。hash()方法就是將hashCode進(jìn)一步的混淆，增加其“隨機(jī)度”，試圖減少插入HashMap時(shí)的hash沖突。
在putVal方法中，有一行這樣的代碼
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
i = (n - 1) & hash，n是數(shù)組長(zhǎng)度，hash就是通過(guò)hash()方法進(jìn)行高低位異或運(yùn)算得出來(lái)的hash值。
這個(gè)表達(dá)式就是hash值的取模運(yùn)算，上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)當(dāng)除數(shù)為2的次方時(shí)，可以用與運(yùn)算提高性能。
4.3 HashMap.put(k,v)
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
// onlyIfAbsent：當(dāng)存入鍵值對(duì)時(shí)，如果該key已存在，是否覆蓋它的value。false為覆蓋，true為不覆蓋 參考putIfAbsent()方法。
// evict：用于子類LinkedHashMap。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
HashMap.Node<K,V>[] tab; // tab：內(nèi)部數(shù)組
HashMap.Node<K,V> p; // p：hash對(duì)應(yīng)的索引位中的首節(jié)點(diǎn)
int n, i; // n：內(nèi)部數(shù)組的長(zhǎng)度 i：hash對(duì)應(yīng)的索引位
// 首次put時(shí)，內(nèi)部數(shù)組為空，擴(kuò)充數(shù)組。
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 計(jì)算數(shù)組索引，獲取該索引位置的首節(jié)點(diǎn)，如果為null，添加一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
HashMap.Node<K,V> e; K k;
// 如果首節(jié)點(diǎn)的key和要存入的key相同，那么直接覆蓋value的值。
if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果首節(jié)點(diǎn)是紅黑樹的，將鍵值對(duì)插添加到紅黑樹
else if (p instanceof HashMap.TreeNode)
e = ((HashMap.TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 此時(shí)首節(jié)點(diǎn)為鏈表，如果鏈表中存在該鍵值對(duì)，直接覆蓋value。
// 如果不存在，則在末端插入鍵值對(duì)。然后判斷鏈表是否大于等于7，嘗試轉(zhuǎn)換成紅黑樹。
// 注意此處使用“嘗試”，因?yàn)樵趖reeifyBin方法中還會(huì)判斷當(dāng)前數(shù)組容量是否到達(dá)64，
// 否則會(huì)放棄次此轉(zhuǎn)換，優(yōu)先擴(kuò)充數(shù)組容量。
else {
// 走到這里，hash碰撞了。檢查鏈表中是否包含key，或?qū)㈡I值對(duì)添加到鏈表末尾
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// p.next == null，到達(dá)鏈表末尾，添加新節(jié)點(diǎn)，如果長(zhǎng)度足夠，轉(zhuǎn)換成樹結(jié)構(gòu)。
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 檢查鏈表中是否已經(jīng)包含key
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 覆蓋value的方法。
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount; // fail-fast機(jī)制
// 如果元素個(gè)數(shù)大于閾值，擴(kuò)充數(shù)組。
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
細(xì)心看注釋部分，總結(jié)來(lái)說(shuō)就是以下幾個(gè)步驟：
1.檢查數(shù)組是否為空，執(zhí)行resize()擴(kuò)充；
2.通過(guò)hash值計(jì)算數(shù)組索引，獲取該索引位的首節(jié)點(diǎn)。
3.如果首節(jié)點(diǎn)為null（沒(méi)發(fā)生碰撞），直接添加節(jié)點(diǎn)到該索引位(bucket)。
4.如果首節(jié)點(diǎn)不為null（發(fā)生碰撞），那么有3種情況
① key和首節(jié)點(diǎn)的key相同，覆蓋old value（保證key的唯一性）；否則執(zhí)行②或③
② 如果首節(jié)點(diǎn)是紅黑樹節(jié)點(diǎn)（TreeNode），將鍵值對(duì)添加到紅黑樹。
③ 如果首節(jié)點(diǎn)是鏈表，將鍵值對(duì)添加到鏈表。添加之后會(huì)判斷鏈表長(zhǎng)度是否到達(dá)TREEIFY_THRESHOLD - 1這個(gè)閾值，“嘗試”將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹。
5.最后判斷當(dāng)前元素個(gè)數(shù)是否大于threshold，擴(kuò)充數(shù)組。
// 把鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑色
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
// 如果當(dāng)前數(shù)組容量太小（小于64），放棄轉(zhuǎn)換，擴(kuò)充數(shù)組。
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
} else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
// 將鏈表轉(zhuǎn)成紅黑樹...
}
}
HashMap在jdk1.8之后引入了紅黑樹的概念，表示若桶中鏈表元素超過(guò)8時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化成紅黑樹；若桶中元素小于等于6時(shí)，樹結(jié)構(gòu)還原成鏈表形式。
紅黑樹的平均查找長(zhǎng)度是log(n)，長(zhǎng)度為8，查找長(zhǎng)度為log(8)=3，鏈表的平均查找長(zhǎng)度為n/2，當(dāng)長(zhǎng)度為8時(shí)，平均查找長(zhǎng)度為8/2=4，這才有轉(zhuǎn)換成樹的必要；鏈表長(zhǎng)度如果是小于等于6，6/2=3，雖然速度也很快的，但是轉(zhuǎn)化為樹結(jié)構(gòu)和生成樹的時(shí)間并不會(huì)太短。
以6和8來(lái)作為平衡點(diǎn)是因?yàn)?，中間有個(gè)差值7可以防止鏈表和樹之間頻繁的轉(zhuǎn)換。假設(shè)，如果設(shè)計(jì)成鏈表個(gè)數(shù)超過(guò)8則鏈表轉(zhuǎn)換成樹結(jié)構(gòu)，鏈表個(gè)數(shù)小于8則樹結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成鏈表，如果一個(gè)HashMap不停的插入、刪除元素，鏈表個(gè)數(shù)在8左右徘徊，就會(huì)頻繁的發(fā)生樹轉(zhuǎn)鏈表、鏈表轉(zhuǎn)樹，效率會(huì)很低。
概括起來(lái)就是：鏈表：如果元素小于8個(gè)，查詢成本高，新增成本低，紅黑樹：如果元素大于8個(gè)，查詢成本低，新增成本高。
4.4 resize() 數(shù)組擴(kuò)容
final HashMap.Node<K,V>[] resize() {
HashMap.Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
// 如果數(shù)組已經(jīng)是最大長(zhǎng)度，不進(jìn)行擴(kuò)充。
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 否則數(shù)組容量擴(kuò)充一倍。（2的N次方）
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 如果數(shù)組還沒(méi)創(chuàng)建，但是已經(jīng)指定了threshold（這種情況是帶參構(gòu)造創(chuàng)建的對(duì)象），threshold的值為數(shù)組長(zhǎng)度
// 在 "構(gòu)造函數(shù)" 那塊內(nèi)容進(jìn)行過(guò)說(shuō)明。
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
// 這種情況是通過(guò)無(wú)參構(gòu)造創(chuàng)建的對(duì)象
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 可能是上面newThr = oldThr << 1時(shí)，最高位被移除了，變?yōu)?。
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
// 到了這里，新的數(shù)組長(zhǎng)度已經(jīng)被計(jì)算出來(lái)，創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組。
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
HashMap.Node<K,V>[] newTab = (HashMap.Node<K,V>[])new HashMap.Node[newCap];
table = newTab;
// 下面代碼是將原來(lái)數(shù)組的元素轉(zhuǎn)移到新數(shù)組中。問(wèn)題在于，數(shù)組長(zhǎng)度發(fā)生變化。
// 那么通過(guò)hash%數(shù)組長(zhǎng)度計(jì)算的索引也將和原來(lái)的不同。
// jdk 1.7中是通過(guò)重新計(jì)算每個(gè)元素的索引，重新存入新的數(shù)組，稱為rehash操作。
// 這也是hashMap無(wú)序性的原因之一。而現(xiàn)在jdk 1.8對(duì)此做了優(yōu)化，非常的巧妙。
if (oldTab != null) {
// 遍歷原數(shù)組
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
// 取出首節(jié)點(diǎn)
HashMap.Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
// 如果鏈表只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么直接重新計(jì)算索引存入新數(shù)組。
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
// 如果該節(jié)點(diǎn)是紅黑樹，執(zhí)行split方法，和鏈表類似的處理。
else if (e instanceof HashMap.TreeNode)
((HashMap.TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
// 此時(shí)節(jié)點(diǎn)是鏈表
else { // preserve order
// loHead，loTail為原鏈表的節(jié)點(diǎn)，索引不變。
HashMap.Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
// hiHeadm, hiTail為新鏈表節(jié)點(diǎn)，原索引 + 原數(shù)組長(zhǎng)度。
HashMap.Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
HashMap.Node<K,V> next;
// 遍歷鏈表
do {
next = e.next;
// 新增bit為0的節(jié)點(diǎn)，存入原鏈表。
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 新增bit為1的節(jié)點(diǎn)，存入新鏈表。
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原鏈表存回原索引位
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 新鏈表存到：原索引位 + 原數(shù)組長(zhǎng)度
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
擴(kuò)充數(shù)組不單單只是讓數(shù)組長(zhǎng)度翻倍，將原數(shù)組中的元素直接存入新數(shù)組中這么簡(jiǎn)單。
因?yàn)樵氐乃饕峭ㄟ^(guò)hash&(n - 1)得到的，那么數(shù)組的長(zhǎng)度由n變?yōu)?n，重新計(jì)算的索引就可能和原來(lái)的不一樣了。
在jdk1.7中，是通過(guò)遍歷每一個(gè)元素，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，重新計(jì)算他們的索引值，存入新的數(shù)組中，稱為rehash操作。
而java1.8對(duì)此進(jìn)行了一些優(yōu)化，沒(méi)有了rehash操作。因?yàn)楫?dāng)數(shù)組長(zhǎng)度是通過(guò)2的次方擴(kuò)充的，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：
元素的位置要么是在原位置，要么是在原位置再移動(dòng)2次冪的位置。因此，在擴(kuò)充HashMap的時(shí)候，不需要像JDK1.7的實(shí)現(xiàn)那樣重新計(jì)算hash，只需要看看原來(lái)的hash值新增的那個(gè)bit是1還是0就好了，是0的話索引沒(méi)變，是1的話索引變成“原索引+oldCap”。
先計(jì)算新數(shù)組的長(zhǎng)度和新的閾值（threshold），然后將舊數(shù)組的內(nèi)容遷移到新數(shù)組中，和1.7相比不需要執(zhí)行rehash操作。因?yàn)橐?次冪擴(kuò)展的數(shù)組可以簡(jiǎn)單通過(guò)新增的bit判斷索引位。
4.5 HashMap.get(k)
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
// 也會(huì)獲取節(jié)點(diǎn)時(shí)也調(diào)用了hash()方法
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
// tab：內(nèi)部數(shù)組 first: 索引位首節(jié)點(diǎn) n: 數(shù)組長(zhǎng)度 k: 索引位首節(jié)點(diǎn)的key
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
// 數(shù)組不為null 數(shù)組長(zhǎng)度大于0 索引位首節(jié)點(diǎn)不為null
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 如果索引位首節(jié)點(diǎn)的hash==key的hash 或者 key和索引位首節(jié)點(diǎn)的k相同
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 返回索引位首節(jié)點(diǎn)(值對(duì)象)
return first;
if ((e = first.next) != null) {
// 如果是紅黑色則到紅黑樹中查找
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
// 發(fā)送碰撞 key.equals(k)
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
總結(jié)起來(lái)就是以下步驟
1.檢查數(shù)組是否為null 和 索引位首節(jié)點(diǎn)(bucket的第一個(gè)節(jié)點(diǎn))是否為null
2.如果索引節(jié)點(diǎn)的hash==key的hash 或者 key和索引節(jié)點(diǎn)的k相同則直接返回(bucket的第一個(gè)節(jié)點(diǎn))
3.如果是紅黑色則到紅黑樹查找
4.如果有沖突，則通過(guò)key.equals(k)查找
5.都沒(méi)找到就返回null
5. 總結(jié) (面試相關(guān))
你用過(guò)HashMap嗎？” “什么是HashMap？你為什么用到它？
呃..
我們能否讓HashMap同步？
Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap);
你知道HashMap的工作原理嗎？
查看第序號(hào)3的總結(jié)。
你知道HashMap的put()方法和get()方法的工作原理嗎？？
put() 查看序號(hào)4.3的總結(jié)。
get() 查看序號(hào)4.5的總結(jié)。
當(dāng)兩個(gè)對(duì)象的hashcode相同會(huì)發(fā)生什么？
兩個(gè)對(duì)象的hashCode相同所以它們的bucket位置相同，會(huì)發(fā)生hash碰撞。HashMap使用鏈表存儲(chǔ)對(duì)象，這個(gè)Entry會(huì)存儲(chǔ)在鏈表中，存儲(chǔ)時(shí)會(huì)檢查鏈表中是否包含key (key != null && key.equals(k)，或?qū)㈡I值對(duì)添加到鏈表尾部。如果鏈表長(zhǎng)度大于或等于8，鏈表轉(zhuǎn)換紅黑樹 ...
如果兩個(gè)鍵的hashcode相同，你如何獲取值對(duì)象？
兩個(gè)對(duì)象的hashCode相同所以它們的bucket位置相同，找到bucket位置之后，會(huì)調(diào)用keys.equals()方法去找到鏈表中正確的節(jié)點(diǎn) (key != null && key.equals(k)。
怎么減少碰撞？
使用final修飾的對(duì)象、或不可變的對(duì)象作為鍵，使用(Integer、String)（是不可變、final的,而且已經(jīng)重寫了equals和hashCode方法）這樣的wrapper類作為鍵是非常好的，（我們可以使用自定義的對(duì)象作為鍵嗎？答：當(dāng)然可以，只要它遵守了equals和hashCode方法定義規(guī)則，并且當(dāng)對(duì)象插入到Map中之后將不會(huì)再改變。）
如果HashMap的大小超過(guò)了負(fù)載因子(load factor)定義的容量，怎么辦？
會(huì)調(diào)用resize()進(jìn)行數(shù)組擴(kuò)容。
你了解重新調(diào)整HashMap大小存在什么問(wèn)題嗎？
當(dāng)多線程的情況下，可能產(chǎn)生條件競(jìng)爭(zhēng)。
因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)線程都發(fā)現(xiàn)HashMap需要重新調(diào)整大小了，它們會(huì)同時(shí)試著調(diào)整大小。在調(diào)整大小的過(guò)程中，存儲(chǔ)在鏈表中的元素的次序會(huì)反過(guò)來(lái)，因?yàn)橐苿?dòng)到新的bucket位置的時(shí)候，HashMap并不會(huì)將元素放在鏈表的尾部，而是放在頭部，這是為了避免尾部遍歷(tail traversing)。如果條件競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生了，那么就死循環(huán)了。這個(gè)時(shí)候，你可以質(zhì)問(wèn)面試官，為什么這么奇怪，要在多線程的環(huán)境下使用HashMap呢？：）
HashMap是非線程安全的，那么原因是什么呢？(HashMap的死鎖)
由于HashMap的容量是有限的，如果HashMap中的數(shù)組的容量很小，假如只有2個(gè)，那么如果要放進(jìn)10個(gè)keys的話，碰撞就會(huì)非常頻繁，此時(shí)一個(gè)O(1)的查找算法，就變成了鏈表遍歷，性能變成了O(n)，這是Hash表的缺陷。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,HashMap設(shè)計(jì)了一個(gè)閾值，其值為容量的0.75，當(dāng)HashMap所用容量超過(guò)了閾值后，就會(huì)自動(dòng)擴(kuò)充其容量。
在多線程的情況下，當(dāng)重新調(diào)整HashMap大小的時(shí)候，就會(huì)存在條件競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)線程都發(fā)現(xiàn)HashMap需要重新調(diào)整大小了，它們會(huì)同時(shí)試著調(diào)整大小。在調(diào)整大小的過(guò)程中，存儲(chǔ)在鏈表中的元素的次序會(huì)反過(guò)來(lái)，因?yàn)橐苿?dòng)到新的bucket位置的時(shí)候，HashMap并不會(huì)將元素放在鏈表的尾部，而是放在頭部，這是為了避免尾部遍歷。如果條件競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生了，那么就會(huì)產(chǎn)生死循環(huán)了。 （又繞回了上一個(gè)問(wèn)題 ：）
影響HashMap性能的因素？
1、 負(fù)載因子；
2、哈希值；理想情況是均勻的散列到各個(gè)桶。 一般HashMap使用String類型作為key，而String類重寫了hashCode函數(shù)。
HashMap的key需要滿足什么條件？
必須重寫hashCode和equals方法
HashMap允許key/value為null, 但最多只有一個(gè), 為什么？
如果key為null會(huì)放在第一個(gè)bucket（即下標(biāo)0）位置， 而且是在鏈表最前面（即第一個(gè)位置)
