《HashMap的数据结构》

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HashMap概述：

 数据结构的组成：

一个键值对是如何存入该结构中：

HashMap中链表和红黑树的用途和转换方式 ：

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HashMap概述：

        

         HashMap是基于哈希表的Map接口实现的，它存储的内容是键值对映射。

该类无序。

 数据结构的组成：

        在JDK1.7及以前，HashMap的数据结构是有数组+单向链表组成的。(在链表中插入元素采用头插法)

        在JDK1.8之后，HashMap的数据结构是有数组+单向链表+红黑树组成的。(在链表中插入元素采用尾插法)

        HashMap内部数据结构使用数组+链表+红黑树进行存储的。数组的类型为Node[ ],每个Node都保存了某个KV键值对元素的key、value、hash、next等值。如图：

                                

 每个Node对象都是单向链表的组成节点。

        

         在HashMap中存在加载因子（填充因子）默认为0.75。

        代表HashMap对数组容量的使用率为75%，超过该使用率则数组就会扩容。

        加载因子决定了HashMap对数组的使用率，加载因子越高，表示填满的元素就越多，集合的空间利用率就越高，但是冲突的机会就会增加。反之，越小则冲突越少，但是空间利用率就越低，浪费了很多空间。

 

 当

         一个键值对是如何存入该结构中：

                当添加一个KV键值对元素时，通过该元素的key的hash值，计算出该元素在数组中的下标。如果该下标位置已经有其他Node对象，则采用链地址法处理，即将新添加的KV键值对元素以链表的形式存储。将新元素封装成一个新的Node对象，插入到该下标位置的链表尾部。当链表的长度超过8并且数组的长度超过64时，为了避免查找搜索的性能下降，该链表会转成一个红黑树。

         当添加第一个KV键值对时，如果数组为空，则默认扩容为16。

        加入元素时，如果链表长度大于阈值（默认为8）并且数组长度小于64时，会产生数组扩容。

        添加元素后，当HashMap中的元素个数超过【数组大小×加载因子】时，原数组扩容2倍。

         在JDK1.7及之前计算下标时，采用hash%数组长度

        在JDK1.8之后，采用（数组长度-1）& hash。（提高了性能，数组的长度必须为2的N次幂）

HashMap中链表和红黑树的用途和转换方式 ：

        HashMap采用数组+单向链表+红黑树组成。

        数组的特点：查询快，插入删除慢。

        链表的特点：查询慢，插入删除快。

        看一个实例：

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                 有以上长度为9的数组，现在要存储key="张三"这样一个数据，假设他的hash值为423。用（数组长度-1）& hash计算下标 得0，将key存放在下标为0处。

        通过这样的方法也随之会产生一个问题——哈希冲突。因为数组的大小有限，我们计算的下标始终在一定范围内。这样我们难免会产生一样的索引，但是同一个位置又不能存放2个不同的key，所以就产生了哈希冲突。这样的话，链表的用处就来了，当发现数组上的位置被占用了，我们可以将key链接在该位置后。

        我们都知道链表的查询速度很慢，所以当链表上的数据过多时就会导致查询速度变慢。当链表的长度大于等于8并且数组长度大于64时，会将链表转换为红黑树，加快查询速度。当长度小于8时又会变成链表结构。