关于HashMap面试这一篇足够了
关于HashMap
- 前言
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- 一、HashMap 集合简介
- 二、HashMap 集合底层的数据结构
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- 2.1数据结构概念
- 2.2 存储数据的过程
- 2.3 面试题
- 三、HashMap继承关系
- 四、HashMap 集合类的成员
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- 4.1 成员变量
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- 4.1.1 serialVersionUID 序列化版本号
- 4.1.2 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 集合的初始化容量
- 4.1.3 DEFAULT_LOAD_FACTOR 默认的负载因子
- 4.1.4 MAXIMUM_CAPACITY 集合最大容量
- 4.1.5 TREEIFY_THRESHOLD
- 4.1.6 UNTREEIFY_THRESHOLD
- 4.1.7 MIN_TREEIFY_CAPACITY
- 4.1.8 table
- 4.1.9 entrySet
- 4.1.10 size
- 4.1.11 modCount
- 4.1.12 threshold 临界值
- 4.1.13 loadFactor 负载因子（重）
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- 4.2 构造方法
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- 4.2.1 HashMap()
- 4.2.2 HashMap(int initialCapacity)
- 4.2.3 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
- 4.2.4 HashMap(Map m) 了解
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- 4.3 成员方法
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- 4.3.1 增加方法 put() (重点)
- 4.3.2 将链表转换为红黑树 treeifyBin()
- 4.3.3 扩容方法 resize() (重点)
- 4.3.5 查找元素方法 get() (重点)
- 4.3.6 遍历 HashMap 集合几种方式
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- 五、设计 HashMap 的初始化容量
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- 5.1 问题描述
- 5.2 《阿里巴巴Java开发手册》的建议
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前言
众所周知关于hashmap的底层是大厂面试中所不可能避免被问到的，也是程序员必不可少加薪的资本，而市面上也有很多很多关于hashmap的分析，本人自己整理了一份，希望这篇文章对你会有些许帮助
一、HashMap 集合简介
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HashMap 基于 哈希表 (是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构) 的 Map 接口实现，是以 key-value 存储形式存在，即主要用来存放键值对。HashMap 的实现不是同步的，这意味着它不是线程安全的。它的 key、value 都可以为 null，此外，HashMap 中的映射不是有序的。
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jdk1.8 之前 HashMap 由 数组 + 链表 组成，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突（两个对象调用的 hashCode 方法计算的哈希值一致导致计算的教组索引值相同）而存在的（“拉链法”解决冲突）。jdk1.8 以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8 ）并且当前数组的长度大于64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。
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补充：将链表转换成红黑树前会判断，即便阈值大于8，但是数组长度小于64，此时并不会将链表变为红黑树，而是选择逬行数组扩容。
这样做的目的是因为数组比较小，尽量避开红黑树结构，这种情况下变为红黑树结构，反而会降低效率，因为红黑树需要逬行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡。同时数组长度小于64时，搜索时间相对要快些。所以综上所述为了提高性能和减少搜索时间，底层阈值大于8并且数组长度大于64时，链表才转换为红黑树，具体可以参考 treeifyBin() 方法。
当然,虽然增了红黑树作为底层数据结构，结构变得复杂了，但是阈值大于8并且数组长度大于64时，链表转换为红黑树时，效率也变的更高效。
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小结：
HashMap 特点：
- 存储无序的。
- 键和值位置都可以是 null，但是键位置只能存在一个 null。
- 键位置是唯一的，是底层的数据结构控制的。
- jdk1.8 前数据结构是链表+数组，jdk1.8 之后是链表+数组+红黑树。
- 阈值（边界值）> 8 并且数组长度大于 64，才将链表转换为红黑树，变为红黑树的目的是为了高效的查询。
二、HashMap 集合底层的数据结构
2.1数据结构概念
数据结构是[计算机]存储、组织[数据]的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的[数据元素]的集合。通常情况下，精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储[效率]。数据结构往往同高效的检索[算法]和[索引]技术有关。
数据结构:就是存储数据的一种方式;
2.2 存储数据的过程
示例代码：
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("柳岩", 18);
map.put("杨幂", 28);
map.put("刘德华", 40);
map.put("柳岩", 20);
输出结果：
{杨幂=28, 柳岩=20, 刘德华=40}
分析：
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当创建 HashMap 集合对象的时候，在 jdk1.8 之前，构造方法中创建一个长度是16的 Entry[] table 用来存储键值对数据的。在 jdk1.8 以后不是在 HashMap 的构造方法底层创建数组了，是在第一次调用 put 方法时创建的数组 Node[] table 用来存储键值对数据。
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假设向哈希表中存储 <柳岩,18> 数据，根据柳岩调用 String 类中重写之后的 hashCode() 方法计算出值，然后结合数组长度采用某种算法计算出向 Node 数组中存储数据的空间的索引值。如果计算出的索引空间没有数据，则直接将<柳岩,18>存储到数组中。（举例：计算出的索引是 3 ）
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向哈希表中存储数据 <刘德华,40>，假设算出的 hashCode() 方法结合数组长度计算出的索引值也是3，那么此时数组空间不是 null，此时底层会比较柳岩和刘德华的 hash 地址值是否一致，如果不一致，则在空间上划出一个结点来存储键值对数据对 <刘德华,40>，这种方式称为拉链法。
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假设向哈希表中存储数据 <柳岩,20>，那么首先根据柳岩调用 hashCode() 方法结合数组长度计算出索引是 3，此时比较后存储的数据柳岩和已经存在的数据的 hash 地址值是否相等，如果 hash 地址值相等，此时发生哈希碰撞。那么底层会调用柳岩所属类 String 中的 equals() 方法比较两个key的内容是否相等：
相等：将后添加的数据的 value 覆盖之前的 value。
（比如“重地”和“通话”）
不相等：继续向下和其他的数据的 key 进行比较，如果都不相等，则划出一个结点存储数据，如果结点长度即链表长度大于阈值 8 并且数组长度大于 64 则将链表变为红黑树。
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在不断的添加数据的过程中，会涉及到扩容问题，当超出阈值（且要存放的位置非空）时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的 2 倍，并将原有的数据复制过来。
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综上描述，当位于一个表中的元素较多，即 hash 值相等但是内容不相等的元素较多时，通过 key 值依次查找的效率较低。而 jdk1.8 中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度（阈值）超过8且当前数组的长度大于64时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。
简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的。如下图所示：
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jdk1.8 中引入红黑树的进一步原因：
jdk1.8以前 HashMap 的实现是数组+链表，即使哈希函数取得再好，也很难达到元素百分百均匀分布。当HashMap中有大量的元素都存放到同一个桶中时，这个桶下有一条长长的链表，这个时候 HashMap 就相当于一个单链表，假如单链表有n个元素，遍历的时间复杂度就是O(n)，完全失去了它的优势。
针对这种情况，jdk1.8中引入了红黑树（查找时间复杂度为O(logn)）来优化这个问题。当链表长度很小的时候，即使遍历，速度也非常快，但是当链表长度不断变长，肯定会对查询性能有一定的影响，所以才需要转成树。
8.总结:
- size 表示 HashMap 中键值对的实时数量，注意这个不等于数组的长度。
- threshold（临界值）= capacity（容量）* loadFactor（负载因子）。这个值是当前已占用数组长度的最大值。size超过这个值就重新 resize（扩容），扩容后的 HashMap 容量是之前容量的两倍。
2.3 面试题
- HashMap 中 hash 函数是怎么实现的？还有哪些hash函数的实现方式？
答：对于 key 的 hashCode 做 hash 操作，无符号右移 16 （>>>>）位然后做异或运算(^),按位与（&）计算出索引。还有平方取中法，伪随机数法和取余数法。这三种效率都比较低。而无符号右移 16 位异或运算效率是最高的。 - 当两个对象的 hashCode 相等时会怎么样？
答：会产生哈希碰撞。若 key 值内容相同则替换旧的 value，不然连接到链表后面，链表长度超过阈值 8 且数组长度超过64就转换为红黑树存储。 - 什么是哈希碰撞，如何解决哈希碰撞？
答：只要两个元素的 key 计算的哈希码值相同就会发生哈希碰撞。jdk8 之前使用链表解决哈希碰撞。jdk8之后使用链表 + 红黑树解决哈希碰撞。 - 如果两个键的 hashCode 相同，如何存储键值对？
答：通过 equals 比较内容是否相同。相同：则新的 value 覆盖之前的 value。不相同：则将新的键值对添加到哈希表中。
三、HashMap继承关系
HashMap继承关系如下图所示：
说明：
- Cloneable 空接口，表示可以克隆。创建并返回 HashMap 对象的一个副本。
- Serializable 序列化接口。属于标记性接口。HashMap 对象可以被序列化和反序列化。
- AbstractMap 父类提供了 Map 实现接口。以最大限度地减少实现此接口所需的工作。
补充：
通过上述继承关系我们发现一个很奇怪的现象，就是 HashMap 已经继承了AbstractMap 而 AbstractMap 类实现了Map 接口，那为什么 HashMap 还要在实现 Map 接口呢？同样在 ArrayList 中 LinkedList 中都是这种结构。
据 Java 集合框架的创始人 Josh Bloch 描述，这样的写法是一个失误。在 Java 集合框架中，类似这样的写法很多，最幵始写 Java 集合框架的时候，他认为这样写，在某些地方可能是有价值的，直到他意识到错了。显然的，jdk 的维护者，后来不认为这个小小的失误值得去修改，所以就这样保留下来了。
四、HashMap 集合类的成员
4.1 成员变量
4.1.1 serialVersionUID 序列化版本号
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
4.1.2 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 集合的初始化容量
（必须是 2 的 n 次幂）
// 默认的初始容量是16 1 << 4 相当于 1*2的4次方
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
问题：初始化容量为什么必须是 2 的 n 次幂？
HashMap 构造方法还可以指定集合的初始化容量大小：
// 构造一个带指定初始容量和默认负载因子（0.75)的空 HashMap。
HashMap(int initialCapacity)
因为当向 HashMap 中添加一个元素的时候，需要根据 key 的 hash 值，去确定其在数组中的具体位置。HashMap 为了存取高效，减少碰撞，就是要尽量把数据分配均匀，每个链表长度大致相同，这个实现的关键就在于把数据存到哪个链表中的算法。
这个算法实际就是取模，hash % length，计算机中直接求余效率不如位移运算。所以源码中做了优化，使用 hash & (length - 1)，而实际上 hash % length 等于 hash & ( length - 1) ,所以前提必须是 length 是 2 的 n 次幂。
问题又来了：为什么这样就能均匀分布减少碰撞呢?
举例:
说明:按位与运算规则:相同的二进制数位上,都是1的时候,结果为1.否则为0;
例如: 如果数组长度是2的次幂
hash : 3 length数组长度 : 8(是)
3 & (8-1)
00000011 3
00000111 7
------------
00000011 3 索引
hash : 2 length数组长度 : 8(是)
2 & (8-1)
00000010 2
00000111 7
------------
00000010 2 索引
===============================================================
例如: 如果数组长度不是2的次幂
hash : 3 length数组长度 : 9(不是)
3 & (9-1)
00000011 3
00001000 8
------------
00000000 0 索引
hash : 2 length数组长度 : 9(不是)
2 & (9-1)
00000010 2
00001000 8
------------
00000000 0 索引
总结:如果数组长度不是2的次幂,计算出的索引特别容易相同,及其容易发生hash碰撞,导致其余数组空间很大程度上并没有存储数据,链表或者红黑树过长,效率降低.
问题：如果初始容量不设置2的次幂,比如10呢?
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
| 按位或运算规则: 相同的二进制数位上,都是0的时候,结果为0.否则为1
>>> 无符号右移
说明：
当在实例化 HashMap 实例时，如果给定了 initialCapacity，由于 HashMap 的 capacity 必须都是 2 的次幂，因此这个方法用于找到大于等于 initialCapacity 的最小的 2 的幂。
分析：
-
int n = cap - 1;
防止 cap 已经是 2 的幂。如果 cap 已经是 2 的幂，又没有这个减 1 操作，则执行完后面的几条无符号操作之后，返回的 capacity 将是这个 cap 的 2 倍。 -
如果 n 这时为 0 了（经过了cap - 1后），则经过后面的几次无符号右移依然是 0，最后返回的 capacity 是1（最后有个 n + 1 的操作）。
完整例子：
注意：得到的这个 capacity(容量) 却被赋值给了 threshold(临界值(容量*负载因子))。
思考一下: capacity 被赋值给了 threshold这样有没有问题?后面讲解
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
4.1.3 DEFAULT_LOAD_FACTOR 默认的负载因子
（默认值 0.75）
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
最大存储数=容量*负载因子
4.1.4 MAXIMUM_CAPACITY 集合最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 2的30次幂
4.1.5 TREEIFY_THRESHOLD
当链表的值超过8则会转为红黑树（jdk1.8新增）
// 当桶（bucket）上的结点数大于这个值时会转为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
问题：为什么 Map 桶中结点个数超过 8 才转为红黑树？
我们都知道，链表的时间复杂度是O(n)，红黑树的时间复杂度O(logn)，很显然，红黑树的复杂度是优于链表的，既然这么棒，那为什么hashmap为什么不直接就用红黑树呢?请看下图
在 HashMap 中有一段注释说明：
Because TreeNodes are about twice the size of regular nodes, we use them only when bins
contain enough nodes to warrant use (see TREEIFY_THRESHOLD). And when they become too
small (due to removal or resizing) they are converted back to plain bins. In usages with
well-distributed user hashCodes, tree bins are rarely used. Ideally, under random hashCodes,
the frequency of nodes in bins follows a Poisson distribution
(http://en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution)
with a parameter of about 0.5 on average for the default resizing
threshold of 0.75, although with a large variance because of resizing granularity. Ignoring variance,
the expected occurrences of list size k are (exp(-0.5) * pow(0.5, k) / factorial(k)). The first values are:
翻译：因为树结点的大小大约是普通结点的两倍，所以我们只在箱子包含足够的结点时才使用树结点(参见TREEIFY_THRESHOLD)。
当它们变得太小（由于删除或调整大小）时，就会被转换回普通的桶。在使用分布良好的用户 hashCode 时，很少使用树箱。
理想情况下，在随机哈希码下，箱子中结点的频率服从泊松分布
(http://en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution) ，默认调整阈值为0.75，平均参数约为0.5，尽管由
于调整粒度的差异很大。忽略方差，列表大小k的预朗出现次数是(exp(-0.5) * pow(0.5, k) / factorial(k))。
第一个值是：
0: 0.60653066
1: 0.30326533
2: 0.07581633
3: 0.01263606
4: 0.00157952
5: 0.00015795
6: 0.00001316
7: 0.00000094
8: 0.00000006
more: less than 1 in ten million
源码中的注释写的很清楚，因为树节点所占空间是普通节点的两倍，所以只有当节点足够多的时候，才会使用树节点。也就是说，节点少的时候，尽管时间复杂度上，红黑树比链表好一点，但是红黑树所占空间比较大，综合考虑，认为只能在节点太多的时候，红黑树占空间大这一劣势不太明显的时候，才会舍弃链表，使用红黑树。说白了就是空间和时间的权衡。
为了配合使用分布良好的hashCode，树节点很少使用。并且在理想状态下，受随机分布的hashCode影响，链表中的节点遵循泊松分布，而且根据统计，链表中节点数是8的概率已经接近千分之一，而且此时链表的性能已经很差了。所以在这种比较罕见和极端的情况下，才会把链表转变为红黑树。因为链表转换为红黑树也是需要消耗性能的，特殊情况特殊处理，为了挽回性能，权衡之下，才使用红黑树，提高性能。也就是大部分情况下，hashmap还是使用的链表，如果是理想的均匀分布，节点数不到8，hashmap就自动扩容了。
综上所述,我们可以看到，一个 桶 中链表长度达到 8 个元素的槪率为 0.00000006，几乎是不可能事件。所以，之所以选择 8，不是随便決定的，而是裉据概率统计决定的。甶此可见，发展将近30年的 Java 每一项改动和优化都是非常严谨和科学的。
也就是说：选择 8 因为符合泊松分布，超过 8 的时候，概率已经非常小了，所以我们选择 8 这个数宇。
补充：
-
Poisson 分布（泊松分布），是一种统计与概率学里常见到的离散[概率分布]。泊松分布的概率函数为：
泊松分布的参数 A 是单位时间（或单位面积）内随机事件的平均发生次数。泊松分布适合于描述单位时间内随机事件发生的次数。 -
以下是在一些资料上面翻看的解释，供大家参考：
红黑树的平均查找长度是 log(n)，如果长度为 8，平均查找长度为 log(8) = 3，链表的平均查找长度为 n/2，当长度为 8 时，平均查找长虔为 8/2 = 4，这才有转换成树的必要；链表长度如果是小于等于 6， 6/2 = 3，而 log(6) = 2.6，虽然速度也很快的，但是转化为树结构和生成树的时间并不会太短。
4.1.6 UNTREEIFY_THRESHOLD
当链表的值小于 6 则会从红黑树转回链表
// 当桶（bucket）上的结点数小于这个值，树转为链表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
4.1.7 MIN_TREEIFY_CAPACITY
当 Map 里面的数量超过这个值时，表中的桶才能进行树形化，否则桶内元素太多时会扩容，而不是树形化为了避免进行扩容、树形化选择的冲突，这个值不能小于4*TREEIFY_THRESHOLD(8)
// 桶中结构转化为红黑树对应的数组长度最小的值
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
4.1.8 table
table 用来初始化（必须是2的n次幂）(重点)
// 存储元素的数组
transient Node<K,V>[] table;
在 jdk1.8 中我们了解到 HashMap 是由数组加链表加红黑树来组成的结构，其中 table 就是 HashMap 中的数组，jdk8 之前数组类型是 Entry
4.1.9 entrySet
用来存放缓存
// 存放具体元素的集合
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
4.1.10 size
HashMap 中存放元素的个数(重点)
// 存放元素的个数，注意这个不等于数组的长度
transient int size;
size 为 HashMap 中 K-V 的实时数量，不是数组 table 的长度。
4.1.11 modCount
用来记录 HashMap 的修改次数
// 每次扩容和更改 map 结构的计数器
transient int modCount;
4.1.12 threshold 临界值
用来调整大小下一个容量的值计算方式为（容量*负载因子）
// 临界值 当实际大小（容量*负载因子）超过临界值时，会进行扩容
int threshold;
4.1.13 loadFactor 负载因子（重）
哈希表的负载因子(重点)
// 负载因子
final float loadFactor;
说明：
- loadFactor 是用来衡量 HashMap 满的程度，表示HashMap的疏密程度，影响 hash 操作到同一个数组位置的概率
- loadFactor 太大导致查找元素效率低，太小导致数组的利用率低，存放的数据会很分散。loadFactor 的默认值为 0.75f 是官方给出的一个比较好的临界值。
- 当 HashMap 里面容纳的元素已经达到 HashMap 数组长度的 75% 时，表示 HashMap 太挤了，需要扩容，而扩容这个过程涉及到 rehash、复制数据等操作，非常消耗性能。所以开发中尽量减少扩容的次数，可以通过创建 HashMap 集合对象时指定初始容量来尽量避免。
- 在 HashMap 的构造器中可以定制 loadFactor。
// 构造方法，构造一个带指定初始容量和负载因子的空HashMap
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
-
为什么负载因子设置为0.75，初始化临界值是12？
loadFactor 越趋近于1，那么 数组中存放的数据(entry)也就越多，也就越密，也就是会让链表的长度增加，
loadFactor 越小，也就是趋近于0，数组中存放的数据(entry)也就越少，也就越稀疏。
如果希望链表尽可能少些，要提前扩容。有的数组空间有可能一直没有存储数据，负载因子尽可能小一些。
举例：
例如：负载因子是0.4。 那么16*0.4--->6 如果数组中满6个空间就扩容会造成数组利用率太低了。
负载因子是0.9。 那么16*0.9--->14 那么这样就会导致链表有点多了，导致查找元素效率低。
所以既兼顾数组利用率又考虑链表不要太多，经过大量测试 0.75 是最佳方案。
-
threshold 计算公式：capacity(数组长度默认16) * loadFactor(负载因子默认0.75)。
这个值是当前已占用数组长度的最大值。当 Size >= threshold 的时候，那么就要考虑对数组的 resize(扩容)，也就是说，这个的意思就是 衡量数组是否需要扩增的一个标准。 扩容后的 HashMap 容量是之前容量的两倍。
4.2 构造方法
HashMap 中重要的构造方法，它们分别如下：
4.2.1 HashMap()
构造一个空的HashMap，默认初始容量（16）和默认负载因子（0.75）。
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // 将默认的负载因子0.75赋值给loadFactor，并没有创建数组
}
4.2.2 HashMap(int initialCapacity)
构造一个具有指定的初始容量和默认负载因子（0.75）HashMap 。
// 指定“容量大小”的构造函数
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
4.2.3 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
构造一个具有指定的初始容量和负载因子的 HashMap。
/*
指定“容量大小”和“负载因子”的构造函数
initialCapacity：指定的容量
loadFactor:指定的负载因子
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// 判断初始化容量initialCapacity是否小于0
if (initialCapacity < 0)
// 如果小于0，则抛出非法的参数异常IllegalArgumentException
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
// 判断初始化容量initialCapacity是否大于集合的最大容量MAXIMUM_CAPACITY
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
// 如果超过MAXIMUM_CAPACITY，会将MAXIMUM_CAPACITY赋值给initialCapacity
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
// 判断负载因子loadFactor是否小于等于0或者是否是一个非数值
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
// 如果满足上述其中之一，则抛出非法的参数异常IllegalArgumentException
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);
// 将指定的负载因子赋值给HashMap成员变量的负载因子loadFactor
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
// 最后调用了tableSizeFor，来看一下方法实现：
/*
返回比指定初始化容量大的最小的2的n次幂
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
说明：
对于 javathis.threshold = tableSizeFor(initialCapacity); 疑问解答：
tableSizeFor(initialCapacity)判断指定的初始化容量是否是2的n次幂，如果不是那么会变为大于等于 initialCapacity 的最小的 2 的幂。
但是注意，在tableSizeFor方法体内部将计算后的数据返回给调用这里了，并且直接赋值给threshold边界值了。
有些人会觉得这里是一个bug，应该这样书写：
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity) * this.loadFactor;
这样才符合threshold的意思（当HashMap的size到达threshold这个阈值时会扩容）。
但是请注意，在jdk8以后的构造方法中，并没有对table这个成员变量进行初始化，table的初始化被推迟到了put方法中，
**在put方法中会对threshold重新计算。**
4.2.4 HashMap(Map m) 了解
包含另一个 “Map” 的构造函数
// 构造一个映射关系与指定 Map 相同的新 HashMap。
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
// 负载因子loadFactor变为默认的负载因子0.75
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
最后调用了 putMapEntries()，来看一下方法实现：
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
//获取参数集合的长度
int s = m.size();
if (s > 0) {
//判断参数集合的长度是否大于0，说明大于0
if (table == null) { // 判断table是否已经初始化
// 未初始化，s为m的实际元素个数
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ? (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
// 计算得到的t大于阈值，则初始化阈值
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
// 已初始化，并且m元素个数大于阈值，进行扩容处理
else if (s > threshold)
resize();
// 将m中的所有元素添加至HashMap中
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
注意：(了解)
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F; 这一行代码中为什么要加 1.0F ？
s/loadFactor 的结果是小数，加 1.0F 与 (int)ft 相当于是对小数做一个向上取整以尽可能的保证更大容量，更大的容量能够减少 resize 的调用次数。所以 + 1.0F 是为了获取更大的容量。
例如：原来集合的元素个数是 6 个，那么 6/0.75 是8，是 2 的n次幂，那么新的数组大小就是 8 了。然后原来数组的数据就会存储到长度是 8 的新的数组中了，这样会导致在存储元素的时候，容量不够，还得继续扩容，那么性能降低了，而如果 +1 呢，数组长度直接变为16了，这样可以减少数组的扩容。
4.3 成员方法
4.3.1 增加方法 put() (重点)
put方法是比较复杂的，实现步骤大致如下：
-
先通过 hash 值计算出 key 映射到哪个桶；
-
如果桶上没有碰撞冲突，则直接插入；
-
如果出现碰撞冲突了，则需要处理冲突：
a 如果该桶使用红黑树处理冲突，则调用红黑树的方法插入数据；
b 否则采用传统的链式方法插入。如果链的长度达到临界值，则把链转变为红黑树；
-
如果桶中存在重复的键，则为该键替换新值 value；
-
如果 size 大于阈值 threshold，则进行扩容；
具体的方法如下：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
说明：
- HashMap 只提供了 put 用于添加元素，putVal 方法只是给 put 方法调用的一个方法，并没有提供给用户使用。 所以我们重点看 putVal 方法。
- 我们可以看到在 putVal 方法中 key 在这里执行了一下 hash 方法,来看一下 hash 方法是如何实现的。
static final int hash(Object key) {
int h;
/*
1）如果key等于null：返回的是0.
2）如果key不等于null：首先计算出key的hashCode赋值给h，然后与h无符号右移16位后的
二进制进行按位异或得到最后的hash值
*/
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
从上面可以得知 HashMap 是支持 key 为空的，而 HashTable 是直接用 Key 来获取hashCode 所以 key 为空会抛异常。
解读上述 hash 方法：
我们先研究下 key 的哈希值是如何计算出来的。
这个哈希方法首先计算出 key 的 hashCode 赋值给 h，然后与 h 无符号右移 16 位后的二进制进行按位异或得到最后的 hash 值。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
在 putVal 函数中使用到了上述 hash 函数计算的哈希值：
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
...
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // 这里的n表示数组长度16
...
}
计算过程如下所示：
说明：
- key.hashCode()；返回散列值也就是 hashcode，假设随便生成的一个值。
- n 表示数组初始化的长度是 16。
- &（按位与运算）：运算规则：相同的二进制数位上，都是 1 的时候，结果为 1，否则为0。
- ^（按位异或运算）：运算规则：相同的二进制数位上，数字相同，结果为 0，不同为 1。
简单来说就是：
高 16bit 不变，低 16bit 和高 16bit 做了一个异或（得到的 hashCode 转化为 32 位二进制，前 16 位和后 16 位,低 16bit 和高 16bit 做了一个异或）。
问题：为什么要这样操作呢？
如果当 n 即数组长度很小，假设是 16 的话，那么 n - 1 即为 1111(15的二进制表示) ，这样的值和 hashCode 直接做按位与操作，实际上只使用了哈希值的后 4 位。如果当哈希值的高位变化很大，低位变化很小，这样就很容易造成哈希冲突了，所以这里把高低位都利用起来，从而解决了这个问题。
假设hashCode值直接和数组长度(n-1)按位与运算
1111 1111 1111 1111 1111 0000 1110 1010 h=key.hashCode()，假设随便生成的一个值。
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 (16 - 1)
---------------------------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 10索引
再存储一个key计算出hashCode值:加入高位变化很大,低位没有改变
1001 1001 1001 1111 1111 0000 1110 1010
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 (16 - 1)
---------------------------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 10索引
现在看 putVal 方法，看看它到底做了什么。
主要参数：
- hash：key 的 hash 值
- key：原始 key
- value：要存放的值
- onlyIfAbsent：如果 true 代表不更改现有的值
- evict：如果为false表示 table 为创建状态
putVal 方法源代码如下所示：
public V put(K key, V value) {
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;
/*
1）transient Node[] table; 表示存储Map集合中元素的数组。
2）(tab = table) == null 表示将空的table赋值给tab，然后判断tab是否等于null，第一次肯定是null。
3）(n = tab.length) == 0 表示将数组的长度0赋值给n，然后判断n是否等于0，n等于0，由于if判断使用双或，满足一个即可，则执行代码 n = (tab = resize()).length; 进行数组初始化，并将初始化好的数组长度赋值给n。
4）执行完n = (tab = resize()).length，数组tab每个空间都是null。
*/
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/*
1）i = (n - 1) & hash 表示计算数组的索引赋值给i，即确定元素存放在哪个桶中。
2）p = tab[i = (n - 1) & hash]表示获取计算出的位置的数据赋值给结点p。
3) (p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null 判断结点位置是否等于null，如果为null，则执行代码：tab[i] = newNode(hash, key, value, null);根据键值对创建新的结点放入该位置的桶中。
小结：如果当前桶没有哈希碰撞冲突，则直接把键值对插入空间位置。
*/
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 创建一个新的结点存入到桶中
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
// 执行else说明tab[i]不等于null，表示这个位置已经有值了
Node<K,V> e; K k;
/*
比较桶中第一个元素(数组中的结点)的hash值和key是否相等
1）p.hash == hash ：p.hash表示原来存在数据的hash值 hash表示后添加数据的hash值 比较两个hash值是否相等。
说明：p表示tab[i]，即 newNode(hash, key, value, null)方法返回的Node对象。
Node newNode(int hash, K key, V value, Node next) {
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
而在Node类中具有成员变量hash用来记录着之前数据的hash值的。
2）(k = p.key) == key ：p.key获取原来数据的key赋值给k key 表示后添加数据的key比较两个key的地址值是否相等。
3）key != null && key.equals(k)：能够执行到这里说明两个key的地址值不相等，那么先判断后添加的key是否等于null，如果不等于null再调用equals方法判断两个key的内容是否相等。
*/
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
/*
说明：两个元素哈希值相等，并且key的值也相等，将旧的元素整体对象赋值给e，用e来记录
*/
e = p;
// hash值不相等或者key不相等；判断p是否为红黑树结点
else if (p instanceof TreeNode)
// 放入树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 说明是链表结点
else {
/*
1)如果是链表的话需要遍历到最后结点然后插入
2)采用循环遍历的方式，判断链表中是否有重复的key
*/
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
/*
1)e = p.next 获取p的下一个元素赋值给e。
2)(e = p.next) == null 判断p.next是否等于null，等于null，说明p没有下一个元素，那么此时到达了链表的尾部，还没有找到重复的key,则说明HashMap没有包含该键，将该键值对插入链表中。
*/
if ((e = p.next) == null) {
/*
1）创建一个新的结点插入到尾部
p.next = newNode(hash, key, value, null);
Node newNode(int hash, K key, V value, Node next) {
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
注意第四个参数next是null，因为当前元素插入到链表末尾了，那么下一个结点肯定是null。
2）这种添加方式也满足链表数据结构的特点，每次向后添加新的元素。
*/
p.next = newNode(hash, key, value, null);
/*
1)结点添加完成之后判断此时结点个数是否大于TREEIFY_THRESHOLD临界值8，如果大于则将链表转换为红黑树。
2）int binCount = 0 ：表示for循环的初始化值。从0开始计数。记录着遍历结点的个数。值是0表示第一个结点，1表示第二个结点。。。。7表示第八个结点，加上数组中的的一个元素，元素个数是9。
TREEIFY_THRESHOLD - 1 --》8 - 1 ---》7
如果binCount的值是7(加上数组中的的一个元素，元素个数是9)
TREEIFY_THRESHOLD - 1也是7，此时转换红黑树。
*/
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
// 转换为红黑树
treeifyBin(tab, hash);
// 跳出循环
break;
}
/*
执行到这里说明e = p.next 不是null，不是最后一个元素。继续判断链表中结点的key值与插入的元素的key值是否相等。
*/
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 相等，跳出循环
/*
要添加的元素和链表中的存在的元素的key相等了，则跳出for循环。不用再继续比较了
直接执行下面的if语句去替换去 if (e != null)
*/
break;
/*
说明新添加的元素和当前结点不相等，继续查找下一个结点。
用于遍历桶中的链表，与前面的e = p.next组合，可以遍历链表
*/
p = e;
}
}
/*
表示在桶中找到key值、hash值与插入元素相等的结点
也就是说通过上面的操作找到了重复的键，所以这里就是把该键的值变为新的值，并返回旧值
这里完成了put方法的修改功能
*/
if (e != null) {
// 记录e的value
V oldValue = e.value;
// onlyIfAbsent为false或者旧值为null
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
// 用新值替换旧值
// e.value 表示旧值 value表示新值
e.value = value;
// 访问后回调
afterNodeAccess(e);
// 返回旧值
return oldValue;
}
}
// 修改记录次数
++modCount;
// 判断实际大小是否大于threshold阈值，如果超过则扩容
if (++size > threshold)
resize();
// 插入后回调
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
4.3.2 将链表转换为红黑树 treeifyBin()
结点添加完成之后判断此时结点个数是否大于 TREEIFY_THRESHOLD 临界值 8，如果大于则将链表转换为红黑树，转换红黑树的方法 treeifyBin，整体代码如下：
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//转换为红黑树 tab表示数组名 hash表示哈希值
treeifyBin(tab, hash);
treeifyBin 方法如下所示：
/*
替换指定哈希表的索引处桶中的所有链接结点，除非表太小，否则将修改大小。
Node[] tab = tab 数组名
int hash = hash表示哈希值
*/
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
/*
如果当前数组为空或者数组的长度小于进行树形化的阈值(MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64)，就去扩容。而不是将结点变为红黑树。
目的：如果数组很小，那么转换红黑树，然后遍历效率要低一些。这时进行扩容，那么重新计算哈希值，链表长度有可能就变短了，数据会放到数组中，这样相对来说效率高一些。
*/
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
//扩容方法
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
/*
1）执行到这里说明哈希表中的数组长度大于阈值64，开始进行树形化
2）e = tab[index = (n - 1) & hash]表示将数组中的元素取出赋值给e，e是哈希表中指定位置桶里的链表结点，从第一个开始
*/
// hd：红黑树的头结点 tl：红黑树的尾结点
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
// 新创建一个树的结点，内容和当前链表结点e一致
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p; // 将新创键的p结点赋值给红黑树的头结点
else {
p.prev = tl; // 将上一个结点p赋值给现在的p的前一个结点
tl.next = p; // 将现在结点p作为树的尾结点的下一个结点
}
tl = p;
/*
e = e.next 将当前结点的下一个结点赋值给e，如果下一个结点不等于null
则回到上面继续取出链表中结点转换为红黑树
*/
} while ((e = e.next) != null);
/*
让桶中的第一个元素即数组中的元素指向新建的红黑树的结点，以后这个桶里的元素就是红黑树
而不是链表数据结构了
*/
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
小结：上述操作一共做了如下几件事：
- 根据哈希表中元素个数确定是扩容还是树形化。
- 如果是树形化遍历桶中的元素，创建相同个数的树形结点，复制内容，建立起联系。
- 然后让桶中的第一个元素指向新创建的树根结点，替换桶的链表内容为树形化内容。
4.3.3 扩容方法 resize() (重点)
扩容机制：
-
什么时候才需要扩容
当 HashMap 中的元素个数超过数组大小(数组长度)*loadFactor(负载因子)时，就会进行数组扩容，loadFactor 的默认值是 0.75。
-
HashMap 的扩容是什么
进行扩容，会伴随着一次重新 hash 分配，并且会遍历 hash 表中所有的元素，是非常耗时的。在编写程序中，要尽量避免 resize。
HashMap 在进行扩容时，使用的 rehash 方式非常巧妙，因为每次扩容都是翻倍，与原来计算的 (n - 1) & hash 的结果相比，只是多了一个 bit 位，所以结点要么就在原来的位置，要么就被分配到 “原位置 + 旧容量” 这个位置。
例如我们从 16 扩展为 32 时，具体的变化如下所示：
源数组长度: 16 n = 16 n-1=15
(n-1) & hash
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 16
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 15 n-1
假设一个hash1(key1): 1111 1111 1111 1111 0000 1111 0000 0101
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 索引 5
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 15 n-1
假设一个hash2(key2): 1111 1111 1111 1111 0000 1111 0001 0101
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 索引 5
=======================================================================================
此时数组扩容--> 16 * 2 = 32 n = 32 n-1=31
(n-1) & hash
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0000 32
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1111 31 n-1
假设一个hash1(key1): 1111 1111 1111 1111 0000 1111 0000 0101
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 索引 5
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1111 31 n-1
假设一个hash2(key2): 1111 1111 1111 1111 0000 1111 0001 0101
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 索引 5 + 16
扩容之后的索引位置要么是原来索引,要么是原来索引 + 旧数组容量
举例:
5 或者 5 + 16
因此元素在重新计算 hash 之后，因为 n 变为 2 倍，那么 n - 1 的标记范围在高位多 1bit(红色)，因此新的 index 就会发生这样的变化。
说明：
5 是假设计算出来的原来的索引。这样就验证了上述所描述的：扩容之后所以结点要么就在原来的位置，要么就被分配到 “原位置 + 旧容量” 这个位置。
因此，我们在扩充 HashMap 的时候，不需要重新计算 hash，只需要看看原来的 hash 值新增的那个 bit 是 1 还是 0 就可以了，是 0 的话索引没变，是 1 的话索引变成 “原位置 + 旧容量” 。可以看看下图为 16 扩充为 32 的 resize 示意图：
正是因为这样巧妙的 rehash 方式，既省去了重新计算 hash 值的时间，而且同时，由于新增的 1bit 是 0 还是 1 可以认为是随机的，在 resize 的过程中保证了 rehash 之后每个桶上的结点数一定小于等于原来桶上的结点数，保证了 rehash 之后不会出现更严重的 hash 冲突，均匀的把之前的冲突的结点分散到新的桶中了。
源码 resize 方法的解读
下面是代码的具体实现：
final Node<K,V>[] resize() {
// 得到当前数组
Node<K,V>[] oldTab = table;
// 如果当前数组等于null长度返回0，否则返回当前数组的长度
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//当前阀值点 默认是12(16*0.75)
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
// 如果老的数组长度大于0
// 开始计算扩容后的大小
if (oldCap > 0) {
// 超过最大值就不再扩充了，就只好随你碰撞去吧
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
// 修改阈值为int的最大值
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
/*
没超过最大值，就扩充为原来的2倍
1) (newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY 扩大到2倍之后容量要小于最大容量
2）oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 原数组长度大于等于数组初始化长度16
*/
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
// 阈值扩大一倍
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 老阈值点大于0 直接赋值
else if (oldThr > 0) // 老阈值赋值给新的数组长度
newCap = oldThr;
else { // 直接使用默认值
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//16
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 计算新的resize最大上限
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
// 新的阀值 默认原来是12 乘以2之后变为24
threshold = newThr;
// 创建新的哈希表
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
//newCap是新的数组长度--》32
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 判断旧数组是否等于空
if (oldTab != null) {
// 把每个bucket都移动到新的buckets中
// 遍历旧的哈希表的每个桶，重新计算桶里元素的新位置
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
// 原来的数据赋值为null 便于GC回收
oldTab[j] = null;
// 判断数组是否有下一个引用
if (e.next == null)
// 没有下一个引用，说明不是链表，当前桶上只有一个键值对，直接插入
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
//判断是否是红黑树
else if (e instanceof TreeNode)
// 说明是红黑树来处理冲突的，则调用相关方法把树分开
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // 采用链表处理冲突
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
// 通过上述讲解的原理来计算结点的新位置
do {
// 原索引
next = e.next;
// 这里来判断如果等于true e这个结点在resize之后不需要移动位置
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原索引放到bucket里
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 原索引+oldCap放到bucket里
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
4.3.5 查找元素方法 get() (重点)
查找方法，通过元素的 key 找到 value。
代码如下：
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
get 方法主要调用的是 getNode 方法，代码如下：
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
// 如果哈希表不为空并且key对应的桶上不为空
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
/*
判断数组元素是否相等
根据索引的位置检查第一个元素
注意：总是检查第一个元素
*/
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 如果不是第一个元素，判断是否有后续结点
if ((e = first.next) != null) {
// 判断是否是红黑树，是的话调用红黑树中的getTreeNode方法获取结点
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
// 不是红黑树的话，那就是链表结构了，通过循环的方法判断链表中是否存在该key
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
小结：
-
get 方法实现的步骤：
a. 通过 hash 值获取该 key 映射到的桶
b. 桶上的 key 就是要查找的 key，则直接找到并返回
c. 桶上的 key 不是要找的 key，则查看后续的结点：如果后续结点是红黑树结点，通过调用红黑树的方法根据 key 获取 value 如果后续结点是链表结点，则通过循环遍历链表根据 key 获取 value -
上述红黑树结点调用的是 getTreeNode 方法通过树形结点的 find 方法进行查找：
final TreeNode<K,V> getTreeNode(int h, Object k) {
return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
}
final TreeNode<K,V> find(int h, Object k, Class<?> kc) {
TreeNode<K,V> p = this;
do {
int ph, dir; K pk;
TreeNode<K,V> pl = p.left, pr = p.right, q;
if ((ph = p.hash) > h)
p = pl;
else if (ph < h)
p = pr;
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
return p; // 找到之后直接返回
else if (pl == null)
p = pr;
else if (pr == null)
p = pl;
else if ((kc != null ||
(kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
p = (dir < 0) ? pl : pr;
// 递归查找
else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
return q;
else
p = pl;
} while (p != null);
return null;
}
- 查找红黑树，由于之前添加时已经保证这个树是有序的了，因此查找时基本就是折半查找，效率更高。
- 这里和插入时一样，如果对比结点的哈希值和要查找的哈希值相等，就会判断key是否相等，相等就直接返回。不相等就从子树中递归查找。
- 若为树，则在树中通过key.equals(k)查找，O(logn)。若为链表，则在链表中通过key.equals(k)查找，O(n)。
4.3.6 遍历 HashMap 集合几种方式
1.分别遍历 Key 和 Values
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key);
}
for (Object vlaue : map.values() {
System.out.println(value);
}
2.使用 Iterator 迭代器迭代
Iterator<Map.Entry<String, Object>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, Object> mapEntry = iterator.next();
System.out.println(mapEntry.getKey() + "---" + mapEntry.getValue());
}
3.通过 get 方式（不建议使用）
Set<String> keySet = map.keySet();
for (String str : keySet) {
System.out.println(str + "---" + map.get(str));
}
说明：
根据阿里开发手册，不建议使用这种方式，因为迭代两次。keySet 获取 Iterator一次，还有通过 get 又迭代一次，降低性能。
- jdk8 以后使用 Map 接口中的默认方法：
default void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action)
// BiConsumer接口中的方法：
void accept(T t, U u) 对给定的参数执行此操作。
参数
t - 第一个输入参数
u - 第二个输入参数
遍历代码：
HashMap<String,String> map = new HashMap();
map.put("001", "zhangsan");
map.put("002", "lisi");
map.forEach((key, value) -> {
System.out.println(key + "---" + value);
});
五、设计 HashMap 的初始化容量
5.1 问题描述
如果我们确切的知道我们有多少键值对需要存储，那么我们在初始化 HashMap 的时候就应该指定它的容量，以防止 HashMap 自动扩容，影响使用效率。
默认情况下 HashMap 的容量是 16，但是，如果用户通过构造函数指定了一个数字作为容量，那么 Hash 会选择大于该数字的第一个 2 的幂作为容量（3->4、7->8、9->16）。这点我们在上述已经进行过讲解。
5.2 《阿里巴巴Java开发手册》的建议
《阿里巴巴Java开发手册》原文：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-i1679HBO-1598942802223)(C:\Users\lenovo\Desktop\study\HashMap\11.png)]
关于设置 HashMap 的初始化容量：
我们上面介绍过，HashMap 的扩容机制，就是当达到扩容条件时会进行扩容。HashMap 的扩容条件就是当 HashMap 中的元素个数（size）超过临界值（threshold）时就会自动扩容。所以，如果我们没有设置初始容量大小，随着元素的不断增加，HashMap 会有可能发生多次扩容，而 HashMap 中的扩容机制决定了每次扩容都需要重建 hash 表，是非常影响性能的。
但是设置初始化容量，设置的数值不同也会影响性能，那么当我们已知 HashMap 中即将存放的 KV 个数的时候，容量设置成多少为好呢？
关于设置 HashMap 的初始化容量大小：
可以认为，当我们明确知道 HashMap 中元素的个数的时候，把默认容量设置成 initialCapacity/ 0.75F + 1.0F 是一个在性能上相对好的选择，但是，同时也会牺牲些内存。
在这里插入图片描述
而 Jdk 并不会直接拿用户传进来的数字当做默认容量，而是会进行一番运算，最终得到一个 2 的幂。
