HashMap

1.什么时候会使用HashMap？他有什么特点？

　HashMap存储键值对，实现快速存取数据；允许null键/值；非同步；不保证有序(比如插入的顺序)。实现map接口。

2.HashMap的实现原理即内部数据结构？

底层使用哈希表（数组 + 链表）实现 jdk1.8及之前， 数组+链表+红黑树。jdk1.9

3.HashMap的put方法

hashMap.put(key,value);

（1）通过hash(key)计算出元素在数组中的存储位置

（2）如果key出现hash冲突,如何解决

当key出现hash冲突的时候,链表中的第一个元素都是后面最新添加进来的那个,之前的则被next变量引用着。，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度。

【1】对key的hashCode做hash操作，然后再计算在bucket中的index（1.5 HashMap的哈希函数）； 

【2】如果没碰撞直接放到bucket里； 

【3】如果碰撞了，以链表的形式存在buckets后； 

【4】如果节点已经存在就替换old value(保证key的唯一性) 

【5】如果bucket满了(超过阈值，阈值=loadfactor*current capacity，load factor默认0.75)，就要resize。

4. get()方法的工作原理？

　　通过hash(key)计算出元素在数组中的存储位置。如果产生碰撞，则利用key.equals()方法去遍历链表中查找对应的节点。

5.HashMap中hash函数怎么是是实现的？还有哪些 hash 的实现方式？

　　还有数字分析法、平方取中法、分段叠加法、 除留余数法、 伪随机数法。

6 HashMap 怎样解决冲突？

　　HashMap中处理冲突的方法实际就是链地址法，内部数据结构是数组+单链表。

　　抛开 HashMap，hash 冲突有那些解决办法？

　　开放定址法、链地址法、再哈希法。

7. 如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象？

　　通过hash(key)计算出元素在数组中的存储位置两个键的hashcode相同会产生碰撞，则利用key.equals()方法去链表或树（java1.8）中去查找对应的节点。

 

8. 针对 HashMap 中某个 Entry 链太长，查找的时间复杂度可能达到 O(n)，怎么优化？

　　将链表转为红黑树，实现 O(logn) 时间复杂度内查找。JDK1.8 已经实现了。

 

9. 如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办？

　　扩容。这个过程也叫作rehashing，因为它重建内部数据结构，并调用hash方法找到新的bucket位置。

　　大致分两步：

　　1.扩容：容量扩充为原来的两倍（2 * table.length）；

　　2.移动：对每个节点重新计算哈希值，重新计算每个元素在数组中的位置，将原来的元素移动到新的哈希表中。

补充：

loadFactor：加载因子。默认值DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f；

capacity：容量；

threshold：阈值=capacity*loadFactor。当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍（capacity*2）；

size：HashMap的大小，它是HashMap保存的键值对的数量。

10 为什么String, Interger这样的类适合作为键？

　　String, Interger这样的类作为HashMap的键是再适合不过了，而且String最为常用。

　　因为String对象是不可变的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。

　　1.不可变性是必要的，因为为了要计算hashCode()，就要防止键值改变，如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话，那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。

因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法，那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话，那么碰撞的几率就会小些，这样就能提高HashMap的性能。

 

11.能否让HashMap同步？

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

12.HashMap为什么是线程不安全的

在hashmap做put操作的时候会调用到以上的方法。现在假如A线程和B线程同时对同一个数组位置调用addEntry，两个线程会同时得到现在的头结点，然后A写入新的头结点之后，B也写入新的头结点，那B的写入操作就会覆盖A的写入操作造成A的写入操作丢失

初始化桶大小，因为底层是数组，所以这是数组默认的大小。

桶最大值。

默认的负载因子（0.75）

table 真正存放数据的数组。

Map 存放数量的大小。

桶大小，可在初始化时显式指定。

负载因子，可在初始化时显式指定。

Entry 是 HashMap 中的一个内部类，从他的成员变量很容易看出：

key 就是写入时的键。

value 自然就是值。

开始的时候就提到 HashMap 是由数组和链表组成，所以这个 next 就是用于实现链表结构。

hash 存放的是当前 key 的 hashcode。

13.hashcode

hashCode是jdk根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

14.哈希函数

为此在建立一个哈希表之前需要解决两个主要问题：

⑴构造一个合适的哈希函数

均匀性 H（key）的值均匀分布在哈希表中；以提高地址计算的速度。 均匀的哈希函数可以减少冲突，但不能避免冲突

⑵冲突的处理

冲突：在哈希表中，不同的关键字值对应到同一个存储位置的现象。

经常使用的构造散列函数的方法

　1. 直接寻址法：取keyword或keyword的某个线性函数值为散列地址。即H(key)=key或H(key) = a•key + b，当中a和b为常数（这样的散列函数叫做自身函数）

    2. 除留余数法：取keyword被某个不大于散列表表长m的数p除后所得的余数为散列地址。即 H(key) = key MOD p, p<=m。不仅能够对keyword直接取模，也可在折叠、平方取中等运算之后取模。对p的选择非常重要，一般取素数或m，若p选的不好，easy产生同义词。

经常使用的解决hash冲突的方法

1.链地址法

链接地址法的思路是将哈希值相同的元素构成一个同义词的单链表，并将单链表的头指针存放在哈希表的第i个单元中，查找、插入和删除主要在同义词链表中进行。链表法适用于经常进行插入和删除的情况。

2.开放定址法

2.1线行探查法

线行探查法是开放定址法中最简单的冲突处理方法，它从发生冲突的单元起，依次判断下一个单元是否为空，当达到最后一个单元时，再从表首依次判断。直到碰到空闲的单元或者探查完全部单元为止。

2.2平方探查法即二次探测

平方探查法即是发生冲突时，用发生冲突的单元d[i], 加上 1²、 2²等。即d[i] + 1²，d[i] + 2², d[i] + 3²...直到找到空闲单元。