JAVA高级基础（12）---HashMap的数据结构及内部实现

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 HashMap

HashMap的工作原理

Java 8 的 HashMap 对之前做了较大的优化，其中最重要的一个优化就是桶中的元素不再唯一按照链表组合，也可以使用红黑树进行存储，总之，目标只有一个，那就是在安全和功能性完备的情况下让其速度更快，提升性能。

java8开始引入了红黑树，HashMap的数据结构（数组+链表+红黑树），桶中的结构可能是链表，也可能是红黑树，红黑树的引入是为了提高效率。基于HashTable来进行存储，就是为了加快查询速度。

散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值（Ket Value）而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度，这个映射函数叫散列函数，存放记录的数组叫散列表。

HashMap的数据结构

说明：上图很形象的展示了HashMap的数据结构（数组 + 链表+ 红黑树），桶中的结构可能是链表，也可能是红黑树，红黑树的引入是为了提高效率。

HashMap的内部实现 

搞清楚HashMap，首先需要知道HashMap是什么，即它的存储结构--字段；其次是弄明白它能干什么，即它的功能实现--方法。

存储结构-字段

从结构实现来讲，HashMap是 数组 + 链表+ 红黑树实现的，如下图所示：

（1）从源码可知，HashMap类中有一个非常重要的字段，就是Node[] table，即哈希桶数组，明显它是一个Node的数组，我们来看Node是何物

Node是HashMap的一个内部类，实现了Map.Entry 接口，本质是就是一个映射（键值对），上图中的每个黑色圆点就是一个Node对象。

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（2）HashMap就是使用哈希表来存储的。

功能实现-方法

HashMap的内部功能实现很多，我们主要根据

key 获取哈希桶数组索引位置、put方法的详细执行、扩容过程三个具有代表性的点深入展开。

2、分析 HashMap 的 put 方法

 小结：

1. 扩容是一个特别耗性能的操作，所以当程序员在使用HashMap的时候，估算map的大小，初始化的时候给一个大致的数值，避免map进行频繁的扩容。
2. 负载因子是可以修改的，也可以大于1，但是建议不要轻易修改，除非情况非常特殊。
3. ConcurrentHashMap是线程安全的，支持并发操作
4. JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能。