HashMap实现原理

Posted 2020-09-17 似水年华

HashMap的数据结构是数组+单向链表，数组里面存储就是链表的Head节点，链表节点存储的是我们put进去的key/value。

 

如果要实现HashMap，主要有三个重要的功能点：

1.初始化，也就是HashMap的构造方法

在初始化的时候要给数组的大小一个默认值，也就是常说的桶数量，当然这个值是可以指定的，缺省是通过HashMap的属性来确定的

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

对于HashMap中桶数量的值必须是2的N次幂，而且这个是HashMap强制规定的。这样做的原因就是因为计算机进行2次幂的运算是非常高效的，仅通过位移操作就可以完成2的N次幂的运算。

 

2.put(K key， V Value)方法

通过key来计算一个hash值，这个值就是数组的index，get(index)来获取链表的Head节点，如果没有Head节点，就把当前key/value创建一个节点作为Head节点；通过更新或者插入新节点来将数据存储起来。

 

如果数据量很大，造成链表很长，对数据的读取有很大的性能影响，因此我们可以扩大数组的大小，也就是增加桶的数量。增加桶数量后要将原来的复制新的结构里面，这个过程就是我们常说的rehash过程，很耗性能，这也是没办法的事，牺牲写性能来换取都性能。

我们常说HashMap是非线程安全的，就是在多线程中使用HashMap，rehash会造成链表死循环，导致不可用。

 

那么就有两个问题

A.什么时候扩容

HashMap默认初始容量16，加载因子0.75，也就是说最多能放16*0.75=12个元素，当put第13个时，HashMap将发生rehash，rehash的一系列处理比较影响性能，所以当我们需要向HashMap存放较多元素时，最好在初始化的时候指定合适的初始容量和加载因子，否则HashMap默认只能存12个元素，将会发生多次rehash操作。

 

B.怎么扩容，或者说扩容的步长是多少

HashMap在扩容时，新数组的容量将是原来的2倍。

 

3.get(Object key)方法

通过key来计算一个hash值，这个值就是数组的index，get(index)来获取链表的Head节点。利用Head节点遍历这个链表，根据比较key的hash值以及key的数值是否相等（注意要用equals方法），从而找出相应的value，没有则返回null。