同样,HashMap是java面试中经常问到的一个知识点,基本都是和HashTable以及ConcurrentHashMap一起被问及,今天主要是讲讲HashMap是如何解决碰撞问题的?那么问题来了,什么是碰撞问题?
这要先从HashMap底层的实现说起,进入它的源码类
public class HashMap extends AbstractMap
implements Map, Cloneable, Serializable
看到这我们就明白了HashMap继承了AbstractMap抽象类,并且实现了三个接口
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
再然后看到默认构造方法中有一个DEFAULT_LOAD_FACTOR,称为负载因子,可以看下静态参数
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
负载因子默认为0.75,当键值对数量占总容量的值大于0.75时,就会扩容两倍,而默认容量是1<<4,,也就是16
HashMap底层呢是一个数组,每个数组的元素是一个链表,而每个链表的节点都是一个映射,也就是键值对Entry,每个链表就是我们常说的“桶”,put和get方法都是从“桶”中进行的,如下图
往“桶”中存储时,也就是put时,会调用hash方法,对key的哈希码重新计算
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
可以看到计算方法是将key的哈希码与哈希码无符号右移16位之后的结果进行异或,这样的好处是保证key的高低位都参与哈希码的计算,高速少开销可靠性强,值得一提的是java8还有一个优化点,就是“桶”中的数量大于8时,就会将链表转换为一个二叉树,红黑树,这样做的直接好处时查询性能由O(logn)优化为O(nlogn),要实现红黑树就是进行比较,这也是HashMap实现Comparable接口的一个重要原因
存储时由hash值来确定要放到哪个“桶”中,那么问题就出现了,如果两个key有相同的hash值,怎么进行存储,这就是碰撞问题。
解决方法是“拉链法,其实也就是将entry键值对用链表来存储,一旦hash值相同,就会调用equals方法,如果为true,就会替代当前的entry,举个例子,比如
public class PasswdKey {
static String name="name";
static String address="address";
public static void main(String[] args) {
Map map=new HashMap<>();
map.put(name, "maze");
map.put(name, "freg");
}
}
第一次存储键name时,无相同的hash值,直接存到合适freg的数组索引的位置,接着又存了一个键为name的entry,在进行hash比较时由于键都为name,hash值相同,然后对链表的每一个元素进行equals方法(此时已确定要存储的数组索引位置,与第一次的索引位置相同),如果相同,就替换当前位置的键值对,此时就会将键为name的value更换为“freg”,其实这就是我们所说的覆盖
同样,get以及containsKey方法也是过hash值来找到value的
final Node getNode(int hash, Object key) {
Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
另外说一下,HashMap是支持键值对为null的,此时存在数组的第一个位置上,索引为0
最后希望大家记住,碰撞问题非常影响map的性能,尽管java8相对于7有了很大的优化