HashMap 底层实现原理及常见面试题

hashmap的特性

HashMap可以接受null键值和值，而Hashtable则不能；HashMap是非synchronized;HashMap很快；以及HashMap储存的是键值对等等。

hashmap的工作原理

HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode(也就是数组的key)，然后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap使用链表来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在链表的下一个节点中。 HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。

两个对象的hashcode相同会发生什么？

因为hashcode相同，所以它们的bucket位置相同，‘碰撞’会发生。因为HashMap使用链表存储对象，这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在链表中。

造成hash冲突的原因

HashMap使用一个Entry数组保存key、value数据，当一对key、value被加入时，会通过一个hash算法得到数组的下标index，算法很简单，根据key的hash值，对数组的大小取模 hash & (length-1)，并把结果插入数组该位置，如果该位置上已经有元素了，就说明存在hash冲突，这样会在index位置生成链表。

如何解决hash碰撞

当我们调用get()方法，HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置，找到bucket位置之后，会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点，最终找到要找的值对象。

如何减少hash碰撞

一些优秀的开发者会指出使用不可变的、声明作final的对象，并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话，将会减少碰撞的发生，提高效率。不可变性使得能够缓存不同键的hashcode，这将提高整个获取对象的速度，使用String，Interger这样的wrapper类作为键是非常好的选择。

为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键？

String, Interger这样的wrapper类作为HashMap的键是再适合不过了，而且String最为常用。因为String是不可变的，也是final的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的，因为为了要计算hashCode()，就要防止键值改变，如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话，那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。

重新调整HashMap的大小

默认的时候，和其负载因子大小为0.75，也就是说，当一个map填满了75%的bucket它集合类(如ArrayList等)一样，将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组，来重新调整map的大小，并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing，因为它调用hash方法找到新的bucket位置。

你可能会问如果数组扩容了，它的下标不就变了吗？

确实变了，需要重新计算它的下标了，然后把它插入到新的更大的数组里
这就是为什么Node类中要存储hash值
这就是为什么HashMap是没有顺序的
这就是为什么说扩容是非常消耗性能的

多线程下hashmap问题

因为是链表结构，那么就很容易形成闭合的链路，这样在循环的时候只要有线程对这个HashMap进行get操作就会产生死循环。但是，我好奇的是，这种闭合的链路是如何形成的呢。在单线程情况下，只有一个线程对HashMap的数据结构进行操作，是不可能产生闭合的回路的。那就只有在多线程并发的情况下才会出现这种情况，那就是在put操作的时候，如果size>initialCapacity*loadFactor，那么这时候HashMap就会进行rehash操作，随之HashMap的结构就会发生翻天覆地的变化。很有可能就是在两个线程在这个时候同时触发了rehash操作，产生了闭合的回路。

线程安全性

HashMap是线程不安全的，在多线程的情况下，尽量不要使用HashMap(虽然它的性能很好),而使用线程安全的ConcurrentHashMap

红黑树应用

jdk1.8引入了红黑树处理hashMap,当链表长度大于8时,自动转为红黑树.

小结

扩容是一个特别耗性能的操作，所以在使用HashMap的时候，最好估算一下Map的大小，初始化的时候给一个大致的数值，避免Map频繁扩容。
JDK1.8引入红黑树大大优化了HashMap的性能。
HashMap是线程不安全的，不要在并发的环境中同时操作HashMap，建议使用ConcurrentHashMap
负载因子是可以修改的，也可以大于1，但是建议不要轻易修改，除非情况非常特殊