从底层看看hashmap(面试中hashmap的经典问题解答)

今天心情异常的差,正好总结一下前期学习的hashmap知识,学习能使人快乐.

什么是hashmap(说说你理解的hashmap)

  1. hashmap的底层数据结构是数组加链表,它继承了数组的线性查找和链表的寻址修改提高效率,在java1.8中加入了红黑树。
  2. hashmap不是线程安全的,在不保证线程安全的环境下速度较快。在jdk 1.8中的注释有写到:
 - <p><strong>Note that this implementation is not synchronized.</strong>
 - If multiple threads access a hash map concurrently, and at least one of
 - the threads modifies the map structurally, it <i>must</i> be
 - synchronized externally.  (A structural modification is any operation
 - that adds or deletes one or more mappings; merely changing the value
 - associated with a key that an instance already contains is not a
 - structural modification.)  This is typically accomplished by
 - synchronizing on some object that naturally encapsulates the map.

大致就是说,此实现不是同步的,在多线程操作下,需要在外部加上synchronize。

  • hashmap采用key-value键值对映射,并且key-value都允许为空。

hashmap有key和value,说说怎么使用(get和put的原理)

  • get
    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }
    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> 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<K,V>)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;
    }

在get方法中调用了一个final方法getNode,getNode中判断key和key的hash值是否在哈希桶中有相等的,如果都相等的话就返回value。

  • put
    put方法会复杂许多,看看源码,我在源码上加上了自己的注释,顺着看下来即可
 public V put(K key, V value) {
 		/*
 		使用put(key,value)进行操作时,会先计算key的hash值,再调用putval方法
 		*/
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        /*
        如果哈希表是空的就进行初始化resize操作
        */
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        /*
        如果没有产生碰撞,可以简单的理解为哈希表中没有相等的hash,就直接存入hash桶中
        */  
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        /*
        底下开始处理产生碰撞的情况
        */  
        else {
            Node<K,V> e; K k;
             /*
        	如果产生了碰撞,并且hash和key都相等,为了保证key的唯一性,就直接覆盖原节点
        	*/  
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            /*
        	如果产生了碰撞,也没有相等的节点key,但是属于红黑树节点,就新增一个红黑树节点
        	*/  
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            /*
        	如果产生了碰撞,也没有相等的节点key,也不是红黑树节点,就转为链表
        	*/    
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                    	/*
        					找到最后一个节点插入,尾插
        				*/
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    /*
        				如果在遍历过程中发现有相等的节点就直接覆盖
        			*/
                    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;
        /*
        	长度大于threshold进行扩容
        */
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

说说put中的扩容(resize扩容原理)

resize扩容其实就是把原长度扩大到原来的两倍,并将原来的节点重新进行hash操作之后放入新的哈希表中。但是扩容操作是比较占资源的操作,在初始化时最好就进行指定大小。

为什么扩容需要重新计算节点的hash

hashmap中计算索引的方法:(jdk1.7版本中是indexFor函数,但是jdk1.8取消了,直接进行操作)

hashcode(key) & (length- 1)

当扩容之后,长度发生变化,此时的索引值和原来的不相等,需要重新计算。

说到扩容,可以说说hashmap初始长度为多少吗?为什么?

初始长度为16。当长度为2^n时,在计算index时length-1的二进制全是1,既能加快运算的速度,也可以保证均匀分布

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