面试腾讯，字节跳动，华为90%会被问到的HashMap!你会了吗？

Posted 2020-11-27

简介

HashMap是平常使用的非常多的，内部结构是 数组+链表/红黑树 构成，很多时候都是多种数据结构组合。

我们先看一下HashMap的基本操作：

new HashMap(n);

第一个知识点，传入n，构造的HashMap容量就是n吗？

答案是：不一定。

    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        this.loadFactor = loadFactor; //负载因子 默认0.75
        //设置容量
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

tableSizeFor 这段代码其实就做了一件事，例如，你初始化给了10，它会给你16，大于10的是2的k次幂。

以初始值50为例，讲一下实现原理：

  static final int tableSizeFor(int cap) {
      int n = cap - 1;
      n |= n >>> 1;
      n |= n >>> 2;
      n |= n >>> 4;
      n |= n >>> 8;
      n |= n >>> 16;
      return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
  }

算法就是让二进制不断右移，与自己异或，把第一位为1(最高位)后面全变为1，111111 + 1 = 1000000 = 26 2^62
6
（符合大于50并且是2的整数次幂 ）

第二个知识点，回答开题的问题，为什么hash函数这么设计？

HashMap的hash函数是根据Key值计算的；
一定要尽可能降低hash碰撞，越分散越好；
算法一定要尽可能高效，因为这是高频操作；
再来看一下这段代码：

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

这段代码有个名字，叫扰动函数，大家想一下，如果hash函数直接使用key.hashCode()作为hash 值怎么样？

key.hashCode()获得的是key的hashcode(), 如果HashMap数组长度为16，求对象在数组存储位置 (n - 1) & hash 就相当于 0000 1111 & hash ，让 hash 高位全部置为0，只用到了 hash 的低位，因为只用了低位，碰撞的几率就会比较大。

聪明的算法设计者兼顾性能和降低碰撞，就考虑用高16位和低16位结合起来异或形成hash 值。如下图所示，

第三个知识点，相比1.7，JDK1.8做了哪些优化？

1.7 使用头插法，1.8使用尾插法；
1.7 hash函数使用4次位运算+5次异或，1.8使用1次位运算+1次异或；
1.7 使用数组+链表的结构，1.8 使用数组 + 链表 +红黑树；
1.7 扩容需要对原始元素重新hash & (len -1), 1.8 计算元素新位置 = 原始位置 / 原始位置 + 旧容量;
下面开始解释