大厂大牛都掌握了的HashMap的特性与底层原理,你掌握了吗?

前言

HashMap存储键值对实现快速存取,允许为null。key值不可重复,若key值重复则覆盖。本文给大家分享HashMap的面试题,非常不错,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧
HashMap的特性

  • HashMap存储键值对实现快速存取,允许为null。key值不可重复,若key值重复则覆盖。
  • .非同步,线程不安全。
  • 底层是hash表,不保证有序(比如插入的顺序)

正题

1.HashMap的底层原理是什么?

HashMap基于hashing的原理,jdk8后采用数组+链表+红黑树的数据结构。我们通过put和get存储和获取对象。当我们给put()方法传递键和值时,先对键做一个hashCode()的计算来得到它在

bucket数组中的位置来存储Entry对象。当获取对象时,通过get获取到bucket的位置,再通过键对象的equals()方法找到正确的键值对,然后在返回值对象。

2.hashMap中put是如何实现的?

  • 计算关于key的hashcode值(与Key.hashCode的高16位做异或运算)
  • 如果散列表为空时,调用resize()初始化散列表
  • 如果没有发生碰撞,直接添加元素到散列表中去
  • 如果发生了碰撞(hashCode值相同),进行三种判断:

1.若key地址相同或者equals后内容相同,则替换旧值 如果是红黑树结构,就调用树的插入方法
2.链表结构,循环遍历直到链表中某个节点为空,尾插法进行插入,插入之后判断链表个数是否到达变成红黑树的阙值8;
3.也可以遍历到有节点与插入元素的哈希值和内容相同,进行覆盖。

  • 如果桶满了大于阀值,则resize进行扩容

3.hashMap中get是如何实现的?

对key的hashCode进行hashing,与运算计算下标获取bucket位置,如果在桶的首位上就可以找到就直接返回,否则在树中找或者链表中遍历找,如果有hash冲突,则利用equals方法去遍历链表查找节点。

4.当两个对象的hashcode相同会发生什么?

会产生哈希碰撞,若key值相同则替换旧值,不然链接到链表后面,链表长度超过阙值8就转为红黑树存储. HashCode相同,通过equals比较内容获取值对象

5.HashMap和HashTable的区别

  • 相同点:都是存储key-value键值对的
  • 不同点:
    HashMap允许Key-value为null,hashTable不允许;
    hashMap没有考虑同步,是线程不安全的。hashTable是线程安全的,给api套上了一层synchronized修饰;
    HashMap继承于AbstractMap类,hashTable继承与Dictionary类。迭代器(Iterator)。HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器,而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构(增加或者移除元素),将会抛出ConcurrentModificationException。容量的初始值和增加方式都不一样:HashMap默认的容量大小是16;增加容量时,每次将容量变为"原始容量x2"。Hashtable默认的容量大小是11;增加容量时,每次将容量变为"原始容量x2
    • 1";添加key-value时的hash值算法不同:HashMap添加元素时,是使用自定义的哈希算法。Hashtable没有自定义哈希算法,而直接采用的key的hashCode()。

6.什么是HashSet?

HashSet实现了Set接口,它不允许集合中有重复的值,当我们提到HashSet时,第一件事情就是在将对象存储在HashSet之前,要先确保对象重写equals()和hashCode()方法,这样才能比较对象的值是否相等,以确保set中没有储存相等的对象。如果我们没有重写这两个方法,将会使用这个方法的默认实现。public boolean add(Object o)方法用来在Set中添加元素,当元素值重复时则会立即返回false,如果成功添加的话会返回true。

7.HashSet与HashMap的区别?

在这里插入图片描述

8.传统hashMap的缺点(为什么引入红黑树?

JDK 1.8 以前 HashMap 的实现是 数组+链表,即使哈希函数取得再好,也很难达到元素百分百均匀分布。当 HashMap 中有大量的元素都存放到同一个桶中时,这个桶下有一条长长的链表,这个时候 HashMap 就相当于一个单链表,假如单链表有 n 个元素,遍历的时间复杂度就是 O(n),完全失去了它的优势。针对这种情况,JDK 1.8 中引入了 红黑树(查找时间复杂度为 O(logn))来优化这个问题

9.平时在使用HashMap时一般使用什么类型的元素作为Key?

选择Integer,String这种不可变的类型,像对String的一切操作都是新建一个String对象,对新的对象进行拼接分割等,这些类已经很规范的覆写了hashCode()以及equals()方法。作为不可变类天生是线程安全的,

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

超过阙值会进行扩容操作,概括的讲就是扩容后的数组大小是原数组的2倍,将原来的元素重新hashing放入到新的散列表中去。

总结

HashMap 是面试官必问的一个知识点,其内部的基本实现原理是每一位面试者都应该掌握的,只有真正地掌握了 HashMap 的内部实现原理,面对面试官的拷问,才不会手忙脚乱。
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