Java集合-HashMap

概述

①以数组+链表+红黑树实现。主要用来处理具有键值对特征的数据。
②当链表长度大于阈值（或者红黑树的边界值，默认为 8 ）并且当前数组的长度大于 64 时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。
③补充：将链表转换成红黑树前会判断，即便阈值大于 8，但是数组长度小于 64，此时并不会将链表变为红黑树，而是选择逬行数组扩容。
④每个Node节点存储着用来定位数据索引位置的hash值，K键，V值以及指向链表下一个节点的Node<K,V> next节点组成。
⑤Node是HashMap的内部类，实现了Map.Entry接口，本质是一个键值对。
⑥这样做的目的是因为数组比较小，尽量避开红黑树结构，这种情况下变为红黑树结构，反而会降低效率，因为红黑树需要逬行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡。同时数组长度小于64时，搜索时间相对要快些。所以结上所述为了提高性能和减少搜索时间，底层阈值大于8并且数组长度大于64时，链表才转换为红黑树。

重要的参数

①容量(Capacity)和负载因子(Load factor）
②初始容量：容量是哈希表中桶的个数，初始容量是创建哈希表时的容量。
③负载因子：负载因子是衡量哈希表在自动增加容量之前允许其达到多满的指标。 默认0.75
④threshold：threshold表示所能容纳的键值对的临界值。计算公式为 数组长度 * 负载因子。
⑤size：size是hashmap中实际存在的键值对数量。
⑥modCount：用来记录hashmap内部结构发生变化的次数。

put函数的实现

大致思路：

对key的hashCode()做hash，然后再计算index;
如果没碰撞直接放到bucket里；
如果碰撞了，以链表的形式存在buckets后；
如果碰撞导致链表过长(大于等于 TREEIFY_THRESHOLD )就把链表转换成红黑树；
如果节点已经存在就替换old value(保证key的唯一性)
如果bucket满了(超过 load factor*current capacity )，就要resize(调整大小)。

get函数的实现

大致思路：

• bucket里的第一个节点，直接命中；
• 如果有冲突，则通过key.equals(k)去查找对应的entry若为树，则在树中通过key.equals(k)查找，O(logn)；若为链表，则在链表中通过key.equals(k)查找，O(n)。

hash函数的实现

//高16bit不变，低16bit和高16bit做了一个异或
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

获取HashMap的元素时，基本分两步：

• 1.首先根据hashCode()做hash，然后确定bucket的index；
• 2.如果bucket的节点的key不是我们需要的，则通过keys.equals()在链表(红黑树)中找。

RESIZE的实现

当put时，如果发现目前的bucket占用程度已经超过了Load Factor所希望的比例，那么就会发生resize。

在resize的过程，简单的说就是把bucket扩充为2倍，之后重
新计算index，把节点再放到新的bucket中。元素的位置要么是在原位置，要么是在原位置再移动2次幂的位置。省去了重新计算hash值的时间，把之前的冲突的节点分散到新的bucket了

什么时候会使用HashMap？他有什么特点？

是基于Map接口的实现，存储键值对时，它可以接收null的键值，是非同步的，HashMap存储着Entry(hash, key, value, next)对象。
** 你知道HashMap的工作原理吗？**
通过hash的方法，通过put和get存储和获取对象。存储对象时，我们将K/V传给put方法时，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，HashMapJava集合——HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过 Load Facotr 则resize为原来的2倍)。获取对象时，我们将K传给get，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，并进一步调用equals()方法确定键值对。如果发生碰撞的时候，Hashmap通过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度。

你知道get和put的原理吗？equals()和hashCode()的都有什么作用？

通过对key的hashCode()进行hashing，并计算下标( (n-1) & hash )，从而获得buckets的位置。如果产生碰撞，则利用key.equals()方法去链表或树中去查找对应的节点。

hash的实现，为什么要这样实现？

在Java 1.8的实现中，是通过hashCode()的高16位异或低16位实现的： (h =k.hashCode()) ^ (h >>> 16) ，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在bucket的n比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中，同时不会有太大的开销。

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

如果超过了负载因子(默认0.75)，则会重新resize一个原来长度两倍的HashMap，并且重新调用hash方法。

到此这篇关于Java集合-HashMap的文章就介绍到这了,更多相关Java集合HashMap内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！