HashMap的底层实现原理？ HashMap 和 Hashtable的异同？ 负载因子值的大小，对HashMap有什么影响？

Posted 2021-05-25 呱呱呱？

 1. HashMap的底层实现原理

      HashMap的底层：数组+链表 （jdk7及之前）

                    数组+链表+红黑树 （jdk 8）

HashMap的底层实现原理？以jdk7为例说明：

      HashMap map = new HashMap():
      在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
      ...可能已经执行过多次put...
      map.put(key1,value1):
      首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。
      如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
      如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据
      的哈希值：
              如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
              如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
                      如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
                      如果equals()返回true:使用value1替换value2。

       补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

      在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

      jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：
      1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
      2. jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
      3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
      4. jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
         4.1 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
          4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

      DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
      DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
      threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
      TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8
      MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64



2.HashMap 和 Hashtable的异同？

*  |----Map:双列数据，存储key-value对的数据   ---类似于高中的函数：y = f(x)
*         |----HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
*              |----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
*                      原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
*                      对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。
*         |----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
*                      底层使用红黑树
*         |----Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
*              |----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

3.负载因子值的大小，对HashMap有什么影响？

 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,
造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的
几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性
能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建
议初始化预设大一点的空间。
 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此
时平均检索长度接近于常数。