HashMap底层数据结构？jdk1.8算法优化，hash冲突，扩容等问题

面试必备系列不会长篇理论求证，直接上答案，仅供参考，不喜勿喷。

1、能说说HashMap的底层原理吗？

HashMap<String,String> map = new HashMap<String,String>(); 

map.put(“key”,”value”); 

[,,] 

HashMap底层实现是数组+链表，用来存储形式的数据，当我们调用put(key,value)时，首先会通过hash(key) 来获取key的hash值，hash值对数组长度进行取模运算，定位到数组的一个存储位置 bucket，如果bucket没有发生冲突的话则直接放入数组，发生冲突的话则以链表的形式存储，jdk1.8之后引入了红黑树，链表的长度超过8之后会使用红黑树，小于6之后则又转换回来。

如下2、3条皆为第1条的补充，预防面试官细问。

2、jdk1.8中对hash算法和寻址算法的优化

jdk1.8中对hash算法进行了优化，之前在对key进行hash(key)计算时，采用的是取模运算，即第1条提到的，而优化后采用的是寻址算法，即：(n-1) & hash 『n为数组长度』

为什么要使用寻址算法呢？首先 「hash & (n-1)」 效果跟 hash 对 n 取模的效果是一样的， 但是『&』与运算的性能要优于 hash 对 n 取模。

3、hash冲突？怎么解决？

当我们put时，首先通过hash(key)计算得到的hash值，再通过『&』与运算之后，得到了数组存储位置bucket，但此时出现了两个不同的key却计算出相等的bucket，举个例子：

数组A[0]位置计算出存放<张三,我是张三>数据，而在put<李四,我是李四>数据时，也计算为存放在A[0]位置，一个位置想存放两个数据？这就出现hash冲突了，怎么处理呢？

JDK是这样处理的，它会在这个位置（A[0]）挂一个链表，这个链表表里面存放出现冲突的数据，即：让多个数据同时放在数组的一个位置里。

get(key)时怎么取呢？当我们调用get(key)定位到数组位置时，如果发现这个位置挂载的是一个链表，那么就遍历链表，从里面找到自己想要的那个数据。

格外补充：这个地方，在JDK1.8之后引入了红黑树的概念，首先我们看一下为啥要引入红黑树，如果没有引入红黑树，当数组挂载的链表达到一定长度之后，查询是非常耗时的，性能比较差，时间复杂度为：O(n)「读作：偶en」。

JDK1.8的优化就是，当链表的长度发到了一定长度后(8)会自动转换为红黑树，遍历一棵红黑树查找一个元素的时间复杂度为：O(logn)「读作:偶，老个en」，性能相对链表要高一些。

简单总结一下：

1. 出现hash冲突的原因？两个不同的key计算出相同的数组存放位置；

2. 初期是怎么解决的？在出现数组冲突的位置挂一个链表，实现存放多个数据。

3. JDK1.8的优化？当数组长度达到一定值后自动转换为红黑树，降低时间复杂度。

4、HashMap是如何扩容的？

HashMap底层是一个数组，当数组满了之后，他会自动进行2倍扩容，用于盛放更多的数据。

比如，本来数组默认长度=16，扩容后*2=32。

扩容后还有一步操作：rehash，重新对每个hash值进行寻址，也就是用每个hash值跟新的数组长度 n-1 进行『&』与运算操作。

补充：扩容之后的与运算可能会导致之前的发生hash冲突的元素不再发生冲突。

延伸一：之前一直在背的面试题中， 提到 HashMap 在多线程是不安全的「死循环」，为啥呢？或为什么说HashMap可能会导致死循环？

 

这个过程就是发生在扩容阶段，在jdk1.7之前，hashmap在扩容到2倍新容器时，由于采用的是头插法「头插法就是总是把新增结点插在头部」，会造成链表翻转形成闭环，也就是形成死循环，jdk1.8之后就不再采用头插法了，而是直接插入链表尾部，因此不会形成环形链表形成死循环，但是在多线程的情况下仍然是不安全的，在put数据时如果出现两个线程同时操作，可能会发生数据覆盖，引发线程不安全，总之，用ConcurrentHashMap没错了。 

 

延伸二：这为什么说HashTable效率低下呢？

 

HashTable使用synchronized关键字来保证线程安全。当一个线程访问HashTable的同步方法，其他线程也访问HashTable的同步方法就会进入阻塞或轮训状态。这个的同步方法包括读和写，可以理解HashTable只有一把锁，所有的线程不管做什么，都是竞争这一把锁，例如线程1使用put进行元素添加，线程2不但不能使用put来添加元素，也不能使用get方法来获取元素，显然这效率是多低。

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