剖析HashMap

 我们将通过以下几个问题进行解答分析：

（1）HashMap 底层实现原理是什么？JDK8 做了哪些优化？

（2）HashMap 的工作原理？HashMap中链表的作用？

（3）为什么要添加红黑树？为什么链表大于 8才转？

（4）加载因子是什么？为什么是0.75？

（5）HashMap 是如何导致死循环的？

HashMap 底层实现原理是什么？JDK8 做了哪些优化？

在 JDK 1.7 中 HashMap 是以数组加链表的形式组成的，JDK 1.8 之后新增了红黑树的组成结构，当链表长度大于等于 8 时并且容量(数组的长度)大于 64 时，链表结构会转换成红黑树结构。

组成结构如下图:

数组中的元素我们称之为哈希桶，每个哈希桶中包含了四个字段：hash、key、value、next，其中 next 表示链表的下一个节点。它的定义如下：

 

HashMap中链表的作用？

从HashMap的工作原理我们可知，HashMap是利用“拉链法”处理Hash的碰撞问题。

补充：Hash碰撞冲突可以使用开放地址法、再哈希法、链地址法（拉链法）、建立一个公共溢出区、等方法解决。

为什么要添加红黑树？为什么链表大于 8才转？

详细介绍请查阅我的另一篇文章 -- 链表转红黑树的原因？为什么阈值为8？

HashMap源码分析

主流的JDK版本1.8为例

 

 加载因子是什么？为什么是0.75？

加载因子也叫扩容因子或负载因子，用来判断什么时候进行扩容的，好比默认的加载因子是0.75，HashMap的初始化容量是16，那么当HashMap中有16*0.75=12个元素时，HashMap就会进行扩容。

为什么不是 0.5 或者 1.0 呢？

翻译如下：

一般情况下，HashMap默认负载因子为0.75，是对时间和空间开销的权衡。较高的值减少了空间开销，但却会增加查找成本(反映在HashMap的大多操作上，包括get和put等)。在设置初始容量时，要考虑(be taken into account 被考虑在内)哈希表预计存储的条目数以及负载因子大小，尽量减少rehash操作的次数。如果初始容量大于预计存放条目数除以负载因子的商(即预计存放条目数小于初始容量与负载因子的乘积)，则永远不会发生 rehash 操作。

HashMap 是如何导致死循环的？

发生死循环的原因是JDK1.7链表插入方式为首部倒序插入，这个问题在JDK1.8得到了改善，变成了尾部正序插入。

有人曾经把这个问题反馈给了 Sun 公司，但 Sun 公司认为这不是一个问题，因为 HashMap 本身就是非线程安全的，如果要在多线程下，建议使用 ConcurrentHashMap 替代，但这个问题在面试中被问到的几率依然很大，所以在这里需要特别说明一下。

HashMap 的工作原理？

HashMap 底层是 hash 数组和单向链表实现，数组中的每个元素都是链表，由 Node 内部类（实现 Map.Entry接口）实现，HashMap 通过 put & get 方法存储和获取。

存储对象时put() 方法

1.判断table(数组)是否为空，如果为空则调用resize()方法初始化table（数组）。

2. 判断当前插入的键值对的key的哈希值是否已经存在(是否发生hash碰撞(冲突))。

i.如果没有发生hash碰撞则创建一个新结点newNode()插入就行了。

ii.如果 key的 hash 值在 HashMap 中存在(发生hash碰撞)，且它们两者 equals 返回 true，则更新键值对；

iii. 如果 key 的 hash 值在 HashMap 中存在（发生hash碰撞），且它们两者 equals 返回 false，则插入链表的尾部（JDK 1.7 之前使用头插法、JDK 1.8 使用尾插法）或者红黑树中。

获取对象 get() 方法

1．计算 key的 hash 值从而获取该键值所在链表的数组下标；

2．顺序遍历链表，equals()方法查找相同 Node 链表中 key 值对应的 value 值。

hashCode 是定位的，存储位置；equals是定性的，比较两者是否相等。

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