【Java基础知识复盘】HashMap篇——持续更新中

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HashMap

概述

HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射

HashMap 实现了 Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为 null，不支持线程同步

HashMap 是无序的，即不会记录插入的顺序

HashMap 继承于AbstractMap，实现了 Map、Cloneable、java.io.Serializable 接口

HashMap 的 key 与 value 类型可以相同也可以不同，可以是字符串（String）类型的 key 和 value，也可以是整型（Integer）的 key 和字符串（String）类型的 value

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HashMap 中的元素实际上是对象，一些常见的基本类型可以使用它的包装类

基本类型	引用类型
boolean	Boolean
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character

创建实例：

import java.util.HashMap; // 引入 HashMap 类
HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();

常用方法

添加：put（key，value）

访问：get（key）

删除：remove（key）

计算大小：size（）

迭代HashMap：

如果只想获取 key，可以使用 keySet() 方法，然后可以通过 get(key) 获取对应的 value，如果你只想获取 value，可以使用 values() 方法

 // 创建 HashMap 对象 Sites
        HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
        // 添加键值对
        Sites.put(1, "Google");
        Sites.put(2, "Runoob");
        Sites.put(3, "Taobao");
        Sites.put(4, "Zhihu");
        // 输出 key 和 value
        for (Integer i : Sites.keySet()) {
            System.out.println("key: " + i + " value: " + Sites.get(i));
        }
        // 返回所有 value 值
        for(String value: Sites.values()) {
          // 输出每一个value
          System.out.print(value + ", ");
        }

更多方法

方法	描述
clear()	删除 hashMap 中的所有键/值对
clone()	复制一份 hashMap
isEmpty()	判断 hashMap 是否为空
size()	计算 hashMap 中键/值对的数量
put()	将键/值对添加到 hashMap 中
putAll()	将所有键/值对添加到 hashMap 中
putIfAbsent()	如果 hashMap 中不存在指定的键，则将指定的键/值对插入到 hashMap 中。
remove()	删除 hashMap 中指定键 key 的映射关系
containsKey()	检查 hashMap 中是否存在指定的 key 对应的映射关系。
containsValue()	检查 hashMap 中是否存在指定的 value 对应的映射关系。
replace()	替换 hashMap 中是指定的 key 对应的 value。
replaceAll()	将 hashMap 中的所有映射关系替换成给定的函数所执行的结果。
get()	获取指定 key 对应对 value
getOrDefault()	获取指定 key 对应对 value，如果找不到 key ，则返回设置的默认值
forEach()	对 hashMap 中的每个映射执行指定的操作。
entrySet()	返回 hashMap 中所有映射项的集合集合视图。
keySet()	返回 hashMap 中所有 key 组成的集合视图。
values()	返回 hashMap 中存在的所有 value 值。
merge()	添加键值对到 hashMap 中
compute()	对 hashMap 中指定 key 的值进行重新计算
computeIfAbsent()	对 hashMap 中指定 key 的值进行重新计算，如果不存在这个 key，则添加到 hasMap 中
computeIfPresent()	对 hashMap 中指定 key 的值进行重新计算，前提是该 key 存在于 hashMap 中。

常见面试题

HashMap的底层数据结构

HashMap底层实现数据结构为数组+链表的形式，JDK8及其以后的版本中使用了数组+链表+红黑树实现，解决了链表太长导致的查询速度变慢的问题

简单来说，HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的。HashMap通过key的HashCode经过扰动函数处理过后得到Hash值，然后通过位运算判断当前元素存放的位置，如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的hash值以及key是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。当Map中的元素总数超过Entry数组的0.75时，触发扩容操作，为了减少链表长度，元素分配更均匀

HashMap如何有效地减少碰撞

1. 扰动函数：促使元素位置分布均匀，减少碰撞几率
2. 使用final对象，并采用合适的equals()和hashCode()方法

HashMap可以实现同步吗

HashMap可以通过下面的语句进行同步：
     Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap);

HashMap什么时候进行扩容？怎么扩容？

HashMap进行扩容取决于以下两个元素：

Capacity：HashMap当前长度。

LoadFactor：负载因子，默认值0.75f。
     当Map中的元素个数（包括数组，链表和红黑树中）超过了16*0.75=12之后开始扩容。
     具体怎么进行扩容呢？将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组，来重新调整map的大小，并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing ，因为它将会调用hash方法找到新的bucket位置。

HashMap原理

HashMap在jdk1.8以后是基于数组+链表+红黑树来实现的，特点是，key不能重复，可以为null，线程不安全

HashMap的扩容机制：

①HashMap的默认容量为16，默认的负载因子为0.75，当HashMap中元素个数超过容量乘以负载因子的个数时，就创建一个大小为前一次两倍的新数组，再将原来数组中的数据复制到新数组中。当数组长度到达64且链表长度大于8时，链表转为红黑树

红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是一种高效的查找树。
红黑树具有良好的效率，它可在 O(logN) 时间内完成查找、增加、删除等操作。
它是具备了某些特性的二叉搜索树，能解决非平衡树问题，红黑树是一种接近平衡的二叉树（说它是接近平衡因为它并没有像AVL树的平衡因子的概念，它只是靠着满足红黑节点的5条性质来维持一种接近平衡的结构，进而提升整体的性能，并没有严格的卡定某个平衡因子来维持绝对平衡）

HashMap存取原理：

①计算key的hash值，然后进行二次hash，根据二次hash结果找到对应的索引位置

②如果这个位置有值，先进行equals比较，若结果为true则取代该元素，若结果为false，就使用高低位平移法将节点插入链表

什么是Java集合中的快速失败（fast-fail）机制？

快速失败是Java集合的一种错误检测机制，当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生fail-fast。
     举个例子：假设存在两个线程（线程1、线程2），线程1通过Iterator在遍历集合A中的元素，在某个时候线程2修改了集合A的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就可能会抛出 ConcurrentModificationException异常，从而产生fast-fail快速失败。

参考文章：

史上最全Hashmap面试总结，51道附带答案，持续更新中…

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