HashMap

Posted 2020-12-06 smartcat994

看完了List下面应该看一下最经典的也是被问最多的HashMap，相传这是进大厂必问之题目（WTF？？？）

红黑树看不懂，建议先枪毙！！！

结构图

源码简单分析：

允许value和key为空，和Hashtablt并没有特别大的不同且不保证有序。

get和put提供了基本的操作，操作时间和量呈正相关。不要将初始容量和装载因子（加载因子是表示Hsah表中元素的填满的程度.若:加载因子越大,填满的元素越多,好处是,空间利用率高了,但:冲突的机会加大了.反之,加载因子越小,填满的元素越少,好处是:冲突的机会减小了,但:空间浪费多了.）设置不合理。

有两个因素会会对性能产生重要的影响，当初始容量*装载因子小于哈希表容量时，会进行散列，桶数会*2

装载因子初始值为0.75，最好是事先考虑到，那么就不需要进行散列。

这边就有个问号了？装载因子，初始容量和哈希表容量之间的关系。

加载因子可以看作是：数量 / 容量

初始容量可以看作是：容器的容量

哈希表容量可以看作是：实际的数量（要放入到容器中的数量）

再来看看HashMap的类继承图：

这三个接口太熟悉了，唯一有点陌生的就是Map。

private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

也很熟悉，反序列化和序列化的标识。

下面看看他的属性：

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; 初始值大小

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;最大容量

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;加载因子

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;当添加时候，元素已经大于8个了则会将链表结构转为树

static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;若小于6个则会转为链表

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;桶可能被转化为链表的最小容量要求

成员变量一共有这些：

HashMap中有一个内部类，我感觉这算是他的精髓之一。

内部类Node<K, V>

首先是这个内部类的声明部分，在声明中内部类Node实现了Map中的内部的接口Entry，因此我们很容易就可以发现，这个内部类是用来实现map内部的entry的，也就是是实际的键值对的储存的数据结构。

在这个内部类中，定义了几个成员变量，分别用来记录当前entry的哈希值、键与值，这里，哈希值与键是final的，即一旦生成了这个entry，则其哈希值与所对应的键是不可以改变的，但是其值是可以改变的，这与我们印象中map的使用方法是相符的。

在这三个用来记录entry中实际数据的成员变量之后，是一个Node类型的成员变量，看到这个属性，熟悉数据结构的同学应该很快就会有所联想，特别是我们这个类的名字叫做Node，所以自然而然地会想到是不是与链表有关，答案是确实是一个链表，在Java中，HashMap中的每个键所对应的所有键值对是以链表的形式储存的，而其中的节点所用的数据结构就是现在所看的这个Node了。

Node的哈希方法，是将键与值的哈希取一次异或，作为自身的哈希值。

最后，是Node类的equals()方法，首先判断参数中的对象o和自身地址是否相同，之后，再判断o是否是Map.Entry接口的实现类，若是的话，判断键与值是否分别相等，若想等，则返回true。

这边要知道HashMap是使用Node来储存键值对。

内部类TreeNode

继承LinkedHashMap，其实是一个红黑树，用来解决链表中的查询过慢问题。红黑树目前还没看懂（fk红黑树）

不过目前知道最后其实还是绕回了HashMap中的Node的构造方法。

目前可以看出的特点：

• 无序，允许为null，非同步
• 底层由散列表(哈希表)实现
• 初始容量和装载因子对HashMap影响挺大的，设置小了不好，设置大了也不好

构造方法：

设置初始因子和容量，然后一个tableSizeFor()方法，这个方式是对于给定的目标容量，返回两倍大小的幂。

花里胡哨.........其实是控制散列表再散列。它的值应该是：capacity * load factor才对的。其实这里仅仅是一个初始化，当创建哈希表的时候，它会重新赋值

put方法：

传入key和value，然后把key进行hash转换，最后返回。

这个运算是得到key的hashcode然后做高16位异或运算。

我们是根据key的哈希值来保存在散列表中的，我们表默认的初始容量是16，要放到散列表中，就是0-15的位置上。也就是tab[i = (n - 1) & hash]。可以发现的是：在做&运算的时候，仅仅是后4位有效~那如果我们key的哈希值高位变化很大，低位变化很小。直接拿过去做&运算，这就会导致计算出来的Hash值相同的很多。

get方法：

其实也是通过节点来进行查询。

getNode具体是通过链表或者树进行查找。

看到这边其实已经知道了，增和删也是一样的思维想法。

HashMap主要其实就是一个Node，散列，红黑树（fk红黑树）三个知识点需要掌握。

总结：

在JDK8中HashMap的底层是：数组+链表(散列表)+红黑树

在散列表中有装载因子这么一个属性，当装载因子*初始容量小于散列表元素时，该散列表会再散列，扩容2倍！

装载因子的默认值是0.75，无论是初始大了还是初始小了对我们HashMap的性能都不好

• 装载因子初始值大了，可以减少散列表再散列(扩容的次数)，但同时会导致散列冲突的可能性变大(散列冲突也是耗性能的一个操作，要得操作链表(红黑树)！
• 装载因子初始值小了，可以减小散列冲突的可能性，但同时扩容的次数可能就会变多！

初始容量的默认值是16，它也一样，无论初始大了还是小了，对我们的HashMap都是有影响的：

• 初始容量过大，那么遍历时我们的速度就会受影响~
• 初始容量过小，散列表再散列(扩容的次数)可能就变得多，扩容也是一件非常耗费性能的一件事~

从源码上我们可以发现：HashMap并不是直接拿key的哈希值来用的，它会将key的哈希值的高16位进行异或操作，使得我们将元素放入哈希表的时候增加了一定的随机性。

还要值得注意的是：并不是桶子上有8位元素的时候它就能变成红黑树，它得同时满足我们的散列表容量大于64才行的~

这边记录下，刚刚好到今天学习Java时间2个月。目前看不懂HashMap，先枪毙，后面再补充！

参考：

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484139&idx=1&sn=bb73ac07081edabeaa199d973c3cc2b0&chksm=ebd743eadca0cafc532f298b6ab98b08205e87e37af6a6a2d33f5f2acaae245057fa01bd93f4&scene=21###wechat_redirect

https://www.cnblogs.com/liulaolaiu/p/11744380.html

https://www.jianshu.com/p/8a01b011e238

面试题：https://www.cnblogs.com/zengcongcong/p/11295349.html

来自为知笔记(Wiz)