<a name="Il0Nq"></a>
在 Java 中，HashMap 和 ConcurrentHashMap 都可以使用 Long 類型作為鍵（Key）。Long 類型是一個(gè)包裝類，用于表示長整型數(shù)據(jù)。
優(yōu)點(diǎn)：
- 唯一性：Long 類型作為鍵時(shí)具有唯一性，每個(gè)不同的 Long 對(duì)象都可以作為一個(gè)唯一的鍵。
- 快速查找：使用 Long 類型作為鍵，可以在哈希表中快速進(jìn)行查找操作，因?yàn)楣１淼牟檎視r(shí)間復(fù)雜度為 O(1)。
- 范圍廣：Long 類型可以表示大范圍的整數(shù)值，滿足絕大多數(shù)場景的需求。
缺點(diǎn)：
- 自動(dòng)裝箱和拆箱：Long 類型是一個(gè)對(duì)象類型，而哈希表的鍵需要使用對(duì)象類型。因此，在使用 Long 類型作為鍵時(shí)，會(huì)涉及到自動(dòng)裝箱（將基本類型轉(zhuǎn)換為對(duì)象類型）和拆箱（將對(duì)象類型轉(zhuǎn)換為基本類型）操作。這可能會(huì)產(chǎn)生額外的性能開銷和內(nèi)存消耗。
總的來說，使用 Long 類型作為鍵可以提供快速的查找和唯一性的保證。但需要注意自動(dòng)裝箱和拆箱可能帶來的性能開銷。如果在性能敏感的場景中使用 Long 類型作為鍵時(shí)，可以考慮使用基本類型 long，以避免裝箱和拆箱操作。<br />此外，ConcurrentHashMap 是線程安全的哈希表實(shí)現(xiàn)，適用于多線程環(huán)境下的并發(fā)操作。相較于普通的 HashMap，它提供更好的并發(fā)性能和線程安全性。因此，如果您在多線程環(huán)境下使用 Long 作為鍵，可以考慮使用 ConcurrentHashMap 來確保線程安全性。
<a name="fXFdY"></a>
那什么是裝箱和拆箱？
裝箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）是指基本類型和對(duì)應(yīng)的包裝類型之間的相互轉(zhuǎn)換。<br />裝箱是將基本類型轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的包裝類型，拆箱是將包裝類型轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的基本類型。<br />在 Java 中，基本類型包括 int、long、float、double、boolean、byte、short 和 char，而它們對(duì)應(yīng)的包裝類型分別是 Integer、Long、Float、Double、Boolean、Byte、Short 和 Character。<br />裝箱和拆箱的實(shí)現(xiàn)是通過自動(dòng)調(diào)用包裝類型的構(gòu)造函數(shù)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換方法來完成的。<br />示例代碼：
int primitiveInt = 10;
Integer boxedInteger = Integer.valueOf(primitiveInt); // 裝箱
double primitiveDouble = 3.14;
Double boxedDouble = Double.valueOf(primitiveDouble); // 裝箱
Integer boxedInteger = 20;
int unboxedInt = boxedInteger.intValue(); // 拆箱
Double boxedDouble = 3.14;
double unboxedDouble = boxedDouble.doubleValue(); // 拆箱
在上述示例中，int 和 double 類型的值分別被裝箱為 Integer 和 Double 對(duì)象，使用 valueOf() 方法進(jìn)行裝箱操作。反之，Integer 和 Double 對(duì)象又被拆箱為對(duì)應(yīng)的基本類型值，使用 xxxValue() 方法進(jìn)行拆箱操作。<br />需要注意的是，自動(dòng)裝箱和拆箱操作在編譯階段會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的方法調(diào)用，這樣程序員可以更方便地在基本類型和包裝類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而無需顯式調(diào)用裝箱和拆箱的方法。<br />裝箱和拆箱操作在某些場景下可能會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生一定的影響，因?yàn)樯婕暗綄?duì)象的創(chuàng)建和銷毀。因此，在性能敏感的場景中，可以考慮避免頻繁的裝箱和拆箱操作，以提高性能。
<a name="OohDA"></a>
HashMap的源碼分析
<a name="EZaYT"></a>
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和屬性：
- Node 類：HashMap 中存儲(chǔ)鍵值對(duì)的節(jié)點(diǎn)，包含鍵、值和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用。
- table 數(shù)組：用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的桶數(shù)組，實(shí)際存儲(chǔ)鍵值對(duì)的地方。
它是怎么初始化的呢 ？ 開始的時(shí)候 table是 null的，
transient Node<K,V>[] table;
然后當(dāng)hashMap去put數(shù)據(jù)的時(shí)候 <br />
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
第一次的時(shí)候 ** (tab = table) == null ，然后就會(huì)走 tab = resize() ** resize()的方法如下
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
走到 newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
所以我們知道所有的數(shù)據(jù) 都是存入到 table 里面，table其實(shí)也是 一個(gè) Note數(shù)組，初始化的長度為16
- size：當(dāng)前存儲(chǔ)的鍵值對(duì)數(shù)量。
- <br />
- threshold：擴(kuò)容的閾值，達(dá)到該閾值時(shí)觸發(fā)擴(kuò)容操作。
threshold = tableSizeFor(t); <br />返回給定目標(biāo)容量的兩個(gè)大小的冪。
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
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;
}
resize擴(kuò)容<br />
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
當(dāng)hashMap pull（map ） ，或者是 new HashMap（map）<br />如果 map的size大于 threshold ，就要擴(kuò)容了
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
else if (s > threshold)
resize();
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
- loadFactor：負(fù)載因子，用于計(jì)算擴(kuò)容的閾值。
- **如果不設(shè)置就是 0.75 this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; **
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
/**
* Constructs a new <tt>HashMap</tt> with the same mappings as the
* specified <tt>Map</tt>. The <tt>HashMap</tt> is created with
* default load factor (0.75) and an initial capacity sufficient to
* hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.
*
* @param m the map whose mappings are to be placed in this map
* @throws NullPointerException if the specified map is null
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
<a name="CBkw8"></a>
主要方法：
- put(key, value)：插入鍵值對(duì)到 HashMap 中。
- get(key)：根據(jù)鍵獲取對(duì)應(yīng)的值。
- remove(key)：根據(jù)鍵刪除對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)。
- resize(newCapacity)：擴(kuò)容 HashMap，重新計(jì)算桶的位置，并重新分配鍵值對(duì)。
- hash(key)：根據(jù)鍵的哈希碼和當(dāng)前桶數(shù)組長度計(jì)算桶的索引位置。
- getNode(hash, key)：根據(jù)哈希值和鍵獲取對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。
- putVal(hash, key, value, onlyIfAbsent, evict)：具體的插入鍵值對(duì)的實(shí)現(xiàn)方法。
<a name="hg6nM"></a>
解決哈希沖突：
- 當(dāng)發(fā)生哈希沖突（多個(gè)鍵映射到同一個(gè)桶）時(shí)，HashMap 使用鏈表或紅黑樹來解決沖突，提高查找效率。
- 當(dāng)鏈表長度達(dá)到一定閾值（默認(rèn)為8）時(shí)，鏈表會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為紅黑樹。
- 當(dāng)紅黑樹節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少到一定閾值（默認(rèn)為6）時(shí)，紅黑樹會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換回鏈表。
<a name="q5TvY"></a>
在較早版本的 Java 中，HashMap 的鏈表長度閾值確實(shí)是默認(rèn)為 8，而紅黑樹節(jié)點(diǎn)數(shù)量閾值默認(rèn)為 6。這是因?yàn)樵谠缙诎姹局校湵磙D(zhuǎn)換為紅黑樹的閾值相對(duì)較低。
然而，從 Java 8 開始，HashMap 的實(shí)現(xiàn)發(fā)生了變化。在當(dāng)前版本的 Java 中，默認(rèn)的鏈表長度閾值是 8，而紅黑樹節(jié)點(diǎn)數(shù)量閾值是 64。這個(gè)修改是為了進(jìn)一步提升 HashMap 的性能和效率。<br />因此，根據(jù)您提供的最新信息，當(dāng)鏈表的長度達(dá)到 8 時(shí)，HashMap 會(huì)將鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹，而當(dāng)紅黑樹節(jié)點(diǎn)的數(shù)量減少到 6 時(shí)，HashMap 會(huì)將紅黑樹轉(zhuǎn)換回鏈表。<br />請(qǐng)注意，具體的閾值值可能會(huì)因不同的 Java 版本和實(shí)現(xiàn)而有所變化。因此，為了確保準(zhǔn)確性，請(qǐng)參考您所使用的具體 Java 版本的文檔或源碼。感謝您的理解！<br />
而且我在看了源碼 TreeNode 只在這個(gè)地方用到，所以只要轉(zhuǎn)成紅黑樹了，就不會(huì)轉(zhuǎn)回來了
TreeNode<K,V> replacementTreeNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {
return new TreeNode<>(p.hash, p.key, p.value, next);
}
在高版本的 Java（包括 Java 8 和之后的版本）中，HashMap 在鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹后，并沒有提供將紅黑樹轉(zhuǎn)換回鏈表的操作。一旦鏈表被轉(zhuǎn)換為紅黑樹，它將保持為紅黑樹結(jié)構(gòu)，不會(huì)再轉(zhuǎn)換回鏈表。<br />這個(gè)修改是出于性能和效率的考慮。紅黑樹在查找、插入和刪除操作上相對(duì)鏈表更高效，尤其是對(duì)于大型數(shù)據(jù)集。因此，一旦鏈表長度超過閾值，HashMap 會(huì)將其轉(zhuǎn)換為紅黑樹，以提高操作的效率和性能。<br />因此，在高版本的 Java 中，當(dāng)鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹后，紅黑樹會(huì)一直保持為紅黑樹結(jié)構(gòu)，不會(huì)再轉(zhuǎn)換回鏈表。
<a name="dSfiX"></a>
擴(kuò)容操作：
- 當(dāng)存儲(chǔ)的鍵值對(duì)數(shù)量超過閾值時(shí)，HashMap 會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作。
- 擴(kuò)容會(huì)創(chuàng)建一個(gè)更大的桶數(shù)組，并將原有的鍵值對(duì)重新分配到新的桶中。
- 擴(kuò)容時(shí)，會(huì)重新計(jì)算鍵的哈希值和桶的索引位置，以保持均勻的分布。
