2023年Java核心技术面试第五篇（篇篇万字精讲）

 

目录

十 . HashMap，ConcurrentHashMap源码解析

10.1 HashMap 的源码解析：

10.1.1数据结构：

10.1.2哈希算法：

10.1.3解决哈希冲突：

10.1.4扩容机制：

10.1.5如何使用 HashMap：

10.2  HashMap 关注以下几个方面：

10.2.1 初始容量和负载因子：

10.2.2 put() 方法：

10.2.3 get() 方法：

10.2.4 remove() 方法：

10.2.5 扩容机制：

10.2.6 并发安全性：

10.3  ConcurrentHashMap解析：

 10.3.1 描述:

10.3.2 ConcurrentHashMap 的一些关键特点和实现原理：

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十 . HashMap，ConcurrentHashMap源码解析

 

HashMap 是 Java 中常用的散列表（哈希表）实现，它提供了快速的插入、查找和删除操作。

10.1 HashMap 的源码解析：

1. 10.1.1数据结构：

   • HashMap 内部通过数组和链表（或红黑树）实现。数组被称为桶（bucket），每个桶存储一个链表（或红黑树）的头节点。
   • 每个元素通过哈希值确定它在数组中的位置，具有相同哈希值的元素以链表（或红黑树）的形式存储在同一个桶中。

2. 10.1.2哈希算法：

   • 在 HashMap 中，通过 key 的 hashCode() 方法获取键的哈希值。
   • 通过哈希值与数组长度取模得到元素在数组中的索引位置。

3. 10.1.3解决哈希冲突：

   • 当两个不同的 key 对应的哈希值相同时，发生了哈希冲突。
   • HashMap 采用开放寻址法（拉链法）来解决哈希冲突，即将冲突的元素以链表（或红黑树）的形式存储在同一个桶中。

4. 10.1.4扩容机制：

   • 当 HashMap 中的元素数量超过负载因子乘以数组长度时，会触发扩容操作。
   • 扩容会创建一个更大的数组，并将所有元素重新插入到新的数组中，这个过程可能比较耗时。

5. 10.1.5如何使用 HashMap：

   • 使用 put(key, value) 方法将键值对存储到 HashMap 中。
   • 使用 get(key) 方法通过键获取对应的值。
   • 使用 remove(key) 方法删除指定键的映射关系。
   • 使用 containsKey(key) 方法检查 HashMap 是否包含指定的键。
   • 迭代 HashMap 可以使用 entrySet() 方法来获取键值对的集合，然后进行遍历操作。

HashMap 在实际开发中被广泛使用，具有高效的插入和查找性能。但需要注意的是，HashMap 不是线程安全的，如果在多线程环境下使用，需要进行适当的同步处理或选择线程安全的替代类（如 ConcurrentHashMap）。

10.2  HashMap 关注以下几个方面：

1. 10.2.1 初始容量和负载因子：

   • HashMap 的初始容量是指创建 HashMap 时底层数组的大小，默认为 16。
   • 负载因子是指 HashMap 在进行扩容操作之前可以达到的填充比例，默认为 0.75。
   • 当 HashMap 中元素数量达到负载因子乘以当前容量时，会触发扩容操作。

2. 10.2.2 put() 方法：

   • 当调用 put(key, value) 方法向 HashMap 中插入一个键值对时，首先会计算 key 的哈希值。
   • 然后根据哈希值找到对应的桶（数组索引），如果该桶为空，则直接将键值对插入到桶中。
   • 如果桶不为空，则遍历链表（或红黑树）：
     • 如果链表中已存在相同的 key，则更新对应的值。
     • 如果链表中不存在相同的 key，则将新的键值对插入到链表末尾（或红黑树中）。
   • 如果链表长度大于阈值（默认为 8），则将链表转换为红黑树来提高查找效率。
   • 插入完成后，检查是否需要触发扩容操作。

3. 10.2.3 get() 方法：

   • 当调用 get(key) 方法获取指定 key 对应的值时，首先计算 key 的哈希值。
   • 根据哈希值找到对应的桶，然后遍历链表（或红黑树）：
     • 如果链表中存在相同的 key，则返回对应的值。
     • 如果链表中不存在相同的 key，则返回 null。

4. 10.2.4 remove() 方法：

   • 当调用 remove(key) 方法删除指定 key 对应的键值对时，首先计算 key 的哈希值。
   • 根据哈希值找到对应的桶，然后遍历链表（或红黑树）：
     • 如果链表中存在相同的 key，则将该节点从链表（或红黑树）中移除。
     • 如果链表中不存在相同的 key，则不执行任何操作。

5. 10.2.5 扩容机制：

   • 当 HashMap 中元素数量达到负载因子乘以当前容量时，会触发扩容操作。
   • 扩容会创建一个新的数组，并将所有元素重新插入到新的数组中。
   • 扩容时需要重新计算每个元素在新数组中的位置并重新分配桶。

6. 10.2.6 并发安全性：

   • HashMap 不是线程安全的，如果在多线程环境下使用，需要进行适当的同步处理或选择线程安全的替代类，如 ConcurrentHashMap。

10.3  ConcurrentHashMap解析：

 10.3.1 描述:

ConcurrentHashMap 是 JDK 提供的线程安全的哈希表实现，它是在多线程环境下使用的一种高效的并发容器。相对于传统的 HashMap，ConcurrentHashMap 在并发场景下提供了更好的性能和线程安全性。

10.3.2 ConcurrentHashMap 的一些关键特点和实现原理：