hashmap知识点

参考自：https://blog.csdn.net/LE_912/article/details/80599869

https://www.cnblogs.com/txfsheng/p/9140614.html

首先谈一下hashmap的数据结构

    

hashmap底层使用数组加链表的数据结构，每一个数组空间都会存储一个链表结构，每个链表节点都是一个node对象，里面包含存储的hash，key，value，next（下一个节点node的值），那么问题来了，如果执行一个map.put操作的时候，整个流程是什么样子的呢？

1.首选对key值进行hash算法，key的hash值高16位不变，低16位与高16位异或作为key的最终hash值。（h >>> 16，表示无符号右移16位，高位补0，任何数跟0异或都是其本身，因此key的hash值高16位是不变的。） 

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1. public V put(K key, V value) {  
2.    return putVal(hash(key), key, value, false, true);  
3. }  

[java]  view plain  copy

1. static final int hash(Object key) {  
2.    int h;  
3.    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);  
4. }  

2.然后执行putval方法，首先判断table是不是为空，如果为空，说明是第一次执行put操作，需要确认数组的大小，从源码中可以看到，数组的初始大小是16，最大值为Integer.max_value。数组的大小必须是2的n次方。然后需要确认数据落在数组的哪一个位置上，也就是确认数组下标，确认数组下标是通过hash&（数组大小-1）相当于取余数的方式，如果数组下标位置没有存在其他节点，那么直接放入数组桶中（如图中的node0、node2），如果发生了碰撞（数组下标位置存在其他节点），如果key已经存在，说明节点已经存在，将对应节点的旧value换成新value，如果不存在将node链接到链表的后面（如图中的node1和node3）。

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 数组初始大小

3.hashmap如果数据变大，数组是可以扩充的，常量定义了一个负载因子，默认是0.75，也就是说当数组开始有大于16*0.75=12个桶有数据的时候，数组就开始扩充，扩充的大小是原来的两倍，因为要保证数组大小是2的n次方。如果链表过长会影响查询速度，jdk1.8对此做了改进，有一个常量TREEIFY_THRESHOLD=8和UNTREEIFY_THRESHOLD=6，如果链表的长度大于TREEIFY_THRESHOLD=8时，链表会转换成红黑树。如果执行remove操作的时候，红黑树节点又会变少，如果节点小于UNTREEIFY_THRESHOLD=6时，又会从红黑树转成链表。

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; // 负载因子

以上就是hashmap执行一次put操作的历程，此时肯定会有一些疑问：

（1）数组大小为什么是2的n次方？

数组的下标是用hash值&（数组大小-1）计算的，2的n次方的转换为二进制最高位是1，后面都是0，例如2的4次方是16，二进制表示为10000，16-1=15（二进制表示1111），如果不是2的n次方，比如数组大小为20。20-1=19（10011），这样于hashcode与运算，第2.3位为0，这样得到的数组下标只由第1.4.5位决定，大大减小了数组下标的利用率。

（2）hash算法为什么要高16位不变，低16位与高16位异或作为key的最终hash值？

因为数组的大小是2的n次方并且初始大小为16，假设目前数组大小为16，如果不进行这样运算的话，直接进行hash值与16-1=15的二进制与运算的话，其实只有hash值的后四位参与了运算，这样发生碰撞的概率会提高，而且高16位只有在数组很大的时候才能参与运算，所以用高16位和低16位进行运算，让高位也参与运算，在数组很小的时候增加运算可能性，减少碰撞。

（3）为什么负载因子是0.75？

如果负载因子是0.5的话：有一半的数组空间会被浪费，随着数组的增大，浪费的越多。

如果负载因子是1的话：数组扩充是为了减少hash碰撞的次数，如果是1，需要每个数组下标都有值才会扩充，如果有一个数组下标迟迟没有值，很有可能其他下标的链表已经非常长了，已经经历过很多次的碰撞，也经历过很多次链表查找并比较的操作，大大影响性能

（4）为什么使用红黑树不使用平衡二叉树？

平衡二叉树追求绝对平衡，条件比较苛刻，左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，实现起来比较麻烦，每次插入新节点之后需要旋转的次数不能预知。

红黑树放弃了追求完全平衡，追求大致平衡，保证每次只需要三次旋转就能达到平衡，实现起来简单。

（5）数组扩充后，原来的节点放在新数组的哪里？

上面提到，数组扩充后大小是原来的两倍。扩充后会对每个节点进行重hash，从下图源码可以看到这个值只有可能存在两个地方，一个是原下标位置，另一个是原下标+原数组大小的位置

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) { //节点hash值与原数组大小与运算，等于0后面操作把节点放在原下标位置
        if (loTail == null)
            loHead = e;
        else
            loTail.next = e;
        loTail = e;
    }
    else {       //节点hash值与原数组大小与运算，不等于0后面操作把节点放在原下标+数组大小位置
        if (hiTail == null)
            hiHead = e;
        else
            hiTail.next = e;
        hiTail = e;
    }
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
    loTail.next = null;
    newTab[j] = loHead;          //将节点放入原下标位置

}

if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; //将节点放入原下标+原数组大小位置

（6）HashMap进行put时放入头部还是尾部？

在jdk1.8之前是插入头部的，在jdk1.8中是插入尾部的。

另外，

jdk1.8中Entry不见了

在jdk1.6中，HashMap中有个内置Entry类，它实现了Map.Entry接口；而在jdk1.8中，这个Entry类不见了，变成了Node类，也实现了Map.Entry接口，与jdk1.6中的Entry是等价的。