hashmap详解

哈希表

哈希表是根据关键码值（key，value）而直接进行访问的数据结构。根据key值计算出该元素的存储位置。若不存在哈希冲突，在哈希表中进行查找、删除以及增加等操作时间复杂度都是O（1）。

哈希冲突

当不同元素采用哈希函数计算得到的地址相同。即两个不同的key值计算得到了相同的地址，则为哈希冲突。

 

通常会用一个指针数组（table[]）来分散所有的key，当一个Key被加入时，一个哈希函数会根据这个key值计算出下标地址i，然后根据i值把<key,value>置入table[]数组中。如果有两个不同的key值计算出了相同一个i，那么就叫哈希冲突或者哈希碰撞。在该table[i]上生成一个链表。因此如果table[]长度很小时，如果要放入多个key值，会频繁的产生哈希碰撞。时间复杂度O（1）也会变成链表查询O（n）。

 

JDK 1.7 hashmap问题

1.死锁问题

在jdk 1.7中，当更新hash表长度时，需要把原来表中的数据复制到新表，但扩容时并没有定义各个元素插入的顺序。当两个线程同时扩容hashmap时，可能会导致出现环形链表，导致死锁。比如线程一当前为key3，next为key7。线程二可能当前为key7，next为key3。会出现环形链表，导致死锁。

JDK7 情况下，hashmap 数组加链表的经典实现会出现多线程情况下环形链表，导致死锁。

2.哈希冲突

哈希冲突可能会导致hashmap变成链表。

 

hashmap源码

JDK1.8 之前 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（“拉链法”解决冲突）.JDK1.8 以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

 

 https://www.cnblogs.com/wskwbog/p/10907457.html

 

在hashmap中，Node<K,V> table 为哈希桶。如果哈希桶数组很大，即使较差的Hash算法也会比较分散，如果哈希桶数组数组很小，即使好的Hash算法也会出现较多碰撞。在hashmap中，初始容量定义为16，负载因子为0.75，阈值为初始容量*负载因子=12。在默认情况下，当插入的<key,value>超过12时，hashmap会自动扩容。


 

hashmap扩容机制

当元素超过阈值时，会扩容到原来的两倍。在jdk1.7中会重新计算hash值，但在jdk1.8中，不需要重新计算hash值。return h & (length-1) ，元素要么在原位置，要么在原位置移动2次幂的位置。图（a）表示扩容前的key1和key2两种key确定索引位置的示例，图（b）表示扩容后key1和key2两种key确定索引位置的示例，

先length是16 length-1 = 01111 当扩容后length-1变成 11111，所以观察原hash值新增的那个bit位是1还是0就好了，是0的话索引没有变，是1的话索引变成“原索引+oldCap（旧数组大小）”。

 

 

 hashmap jdk1.8优化

• 由数组+链表——数组+链表+红黑树

　　当链表元素数量超过8个时，改变为红黑树。查找时间复杂度为O（logn）。当链表元素个数小于6个时，为链表。

•  jdk1.7对hashcode进行二次加工为

h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

• jdk1.8为  return h ^ (h >>> 16); 优化了高位运算的hash算法，将高16位于低16位进行异或。速度加快。
• jdk1.8进行扩容时，不需要重新计算hash值，只是根据原hash值新增的bit值，bit值为0时放进原索引位置，为1时放进原索引加原来的数组长度。
• 尾插法所以新数组链表不会倒置，在多线程的情况下并不会出现死循环。

 

Hashmap的容量为什么是2的n次幂以及为什么扩容时2倍？

因为在放置元素以及扩容时，是按照hash&length-1进行的。&是按位与运算，比较高效。另外length-1的二进制形式为11111....11111，按照此形式能够充分的散列，避免哈希冲突。

当HashMap的容量是16时，它的二进制是10000，(n-1)的二进制是01111，与hash值得计算结果如下：

 

 可见不同的hash值与其进行与运算后会得到不同的值，来进行散列。当容量不为2ⁿ，当容量为10时，二进制为01010，(n-1)的二进制是01001，结果为：

 

 明显会产生严重的hash冲突。