《老板，我想进大厂》-- HashMap指北（上)

01.写在前面

Hello，大家好，我是公子照谏。

今天是《老板，我想进大厂》系列的第一篇文章。在这个系列中，我会分享在前段时间中，我和我的小伙伴在面试中遇到的各种问题。希望我们的经历可以带给大家收获。

那么废话就不多说了，开始这个系列的第一篇文章《HashMap》指北。

02.面试开始

本文代码基于：Java 1.8_192，Java 1.7
如果代码有出入，请以作者的版本为准。

聊一下HashMap的结构

HashMap的底层是散列表，简单的说就是数组加链表的组合结构。

HashMap在进行put/get操作时，通过对Entry的Key进行Hash操作来存取数据，如果不同的Key得到了相同的Hash值，则会在该位置上构建链表。

在Java 8之后，对散列表的结构进行了优化，单个链表长度超过8之后，会转变为红黑树。

对链表的查找需要遍历链表，时间复杂度为O(N)，而对红黑树的查找，时间复杂度为O(lgN)。

HashMap的初始长度，是不变的吗？

HashMap中数组的长度是16。当元素数量达到了阈值的时候，HashMap会进行扩容。阈值的大小由加载因子和当前容量决定。

需要注意的是，这里是HashMap中存储的元素数量，即便数组只使用了一个节点，其余元素均在这个节点上构建链表，HashMap也会进行扩容，为的是将链表上的元素均匀分布到数组上，加快访问速度。

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

扩容可以分为两步：

• 创建一个新的数组，长度为原来的2倍
• 遍历所有元素，进行rehash操作，确定位置

为什么要rehash？

HashMap的put和get操作都要依赖于对Key进行Hash的值，这个值是确定元素在数组中的下标，通过下面的公式计算：

index = e.hash & (newCap - 1);

当数组的大小发生改变时，index的计算结果也会不同，如果不进行rehash操作，那么已经存入到HashMap中的元素，将无法获取。

Java 8之前是真正意义上的rehash，对key重新进行Hash，而在Java 8之后，HashMap的内部类Node会存储Hash值，只是利用 Hash & length 来确定数组下标。

Java 8 对HashMap还做了哪些改变？

Java 8之前，如果多个元素定位到数组的同一个位置，则会在链表的头部进行插入，Java 8之后改为尾部插入。先来看下Java 7的源码：

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
    int newCapacity = newTable.length;
    for (Entry e : table) {
        while(null != e) {
            Entry next = e.next;// 代码1
            if (rehash){
                e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);         
            }
            int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
            e.next = newTable[i];// 代码2
            newTable[i] = e;// 代码3
            e = next;// 代码4
        }
    }
}

假设有如下HashMap，A，B两个线程同时put：

put完成后，线程A抢到CPU资源，进行resize。遍历到3的，且执行到代码1，此时e = 3，next = 2;随后线程B抢到CPU资源，完成resize操作后，HashMap如下：

这时，CPU资源交还给线程A，线程A继续resize操作。
要注意的是，线程B已经修改过2和3的指向，此时的关系是2->3，而线程A拿到的关系是3->2。
此时的链表指向关系已经乱了，那么结果也不会好到哪里去。

线程A执行完代码2~4后，e= 2，进入第二次循环，继续执行代码1，上面已经提到过，线程B修改了2和3的指向关系，所以此时拿到的结果是：e = 2，next = 3。另外，需要注意的是，线程A，已经将3插入到

接着执行到代码2，2指向3，执行代码3，将2赋值到数组上，执行代码4，e = 3。

接着进入第三次循环，此时3的next为null，略过前面的内容，执行到代码2，此时的该位置上的元素是2，那么3指向2，执行代码3，将3赋值到数组上，执行代码4，next为null，跳出循环，此时，我们得到一个结果：

至此，“大功告成”，环形链表形成。

尾插法是如何避免这种情况的？

如果是尾插法，那么情况应该是这样的：

依旧是线程A在执行在进入循环后丢失CPU资源，此时e = 1，next = 2，此时线程B完成resize操作。

线程A重新获取CPU资源，执行完第一次循环后，1被放在了下标0，此时e = 2；

进入第2次循环，e = 2， next = 3，执行完代码后，2被放在了数组上，e = 3；

进入第3次循环，3正常放置即可，此时HashMap如下：

03.写在后面

原计划是打算一口气写完，我遇到的关于HashMap的全部面试题的，不过写到现在发现已经写了很多了，而且，关于头插法形成环形链表这块，如果不是“人肉逻辑机”的话，还是要自己手动画一下的，这样比较容易理解。我们来回顾下，这期都写了什么：

• HashMap的结构
• HashMap扩容（关于长度和rehash那段）
• Java 8对HashMap的优化（红黑树，尾插法）
• Java 7中HashMap形成环形链表（死锁问题）

虽然只写了4个点，但是也已经涵盖了关于HashMap的大部分内容，下期主要讲两个方面：

• HashMap的线程安全问题（Java 8中会出现）
• Java 8为什么选择红黑树，而不是AVL树或者B树

04.求关注啊

我会持续不断的更新这个系列的，毕竟我在4~5月经历了20+面试，录音，录屏超过25个小时，收集150+最新各大厂面试题的男人。

如果觉得有收获的话希望大家多多关注，点赞，我是公子照谏，一个逆势跳槽的程序员。