我们由浅入深的聊聊常见面试题HashMap

HashMap 和 HashTable的主要区别?

1. 父类来源:继承不同Hashtable extends Dictionary,HashMap extends AbstractMap,但都实现了Map接口

2. 键值是否能为空:HashMap中键值 允许为空 ,Hashtable 不行

3. 安全性: Hashtable 是同步的线程安全的,HashMap则不具备线程安全特性

4. 默认容积:HashTable默认的初始大小为11,之后每次扩充为原来的2n+1。HashMap默认的初始化大小为16,之后每次扩充为原来的2倍。

备注:如果已经声明了HashMap 又想实现同步,可以通过 Collections.synchronizedMap(map); 进行安全设置

 ,多线程环境中推荐是ConcurrentHashMap。

HashSet和HashMap的区别?

pgc-image/1525671331543b23fc3bfc3

请点击此处输入图片描述

HashMap 底层数据结构?

HashMap内部是有数组和链表实现的,通过key的哈希值找到在数组中位置,并遍历该位置的链表,找到key值相同的Entry。HashMap中的链表由Entry类组成,Entry包含三个元素:key,value和next(指向下一个Entry的), 在HashMap中的链表加入新的Entry,会放在链表头部位置,新的Entry的next元素指向原来在链表头部的Entry

你知道HashMap的工作原理吗?

HashMap采用hash算法来决定Map中key的存储,并通过hash算法来增加集合的大小。hash表里可以存储元素的位置称为桶,如果通过key计算hash值发生冲突时,那么将采用链表的形式,来存储元素。HashMap的扩容操作是一项很耗时的任务,所以如果能估算Map的容量,最好给它一个默认初始值,避免进行多次扩容。

构造方法

HashMap()    //无参构造方法

HashMap(int initialCapacity)  //指定初始容量的构造方法
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) //指定初始容量和负载因子
HashMap(Map<? extends K,? extends V> m)  //指定集合,转化为HashMap

HashMap提供了四个构造方法,构造方法中 ,依靠第三个方法来执行的,但是前三个方法都没有进行数组的初始化操作,即使调用了构造方法此时存放HaspMap中数组元素的table表长度依旧为0 。在第四个构造方法中调用了inflateTable()方法完成了table的初始化操作,并将m中的元素添加到HashMap中。

添加方法

public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) { //是否初始化
inflateTable(threshold);
}
if (key == null) //放置在0号位置
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key); //计算hash值
int i = indexFor(hash, table.length);  //计算在Entry[]中的存储位置
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i); //添加到Map中
return null;
}

1 如果key为null,则从Entry数组table中索引下标为0的链表中,
查找是否已经存在了key为null的Entry,如果存在则替换这个Entry的值为新的值,并返回旧值;
如果不存在key为null的Entry,则先把修改数(modCount)自增1,然后添加一个新的Entry,
key为null,value为传入的值,并把该Entry放入table[0]位置上链表的头部,并返回null。
2 如果key不为null,先获取key的哈希值hash,并通过hash确定Entry数组table的索引下标i
对table[i]位置的链表进行循环遍历,查找是否已经存在key值相同的Entry(传入key的哈希值
与该Entry的哈希值相等,并且传入key等于或等同于Entry的key),如果存在则把它的值替换
成新值,并返回旧值;
如果不存在,则先把修改数(modCount)自增1,然后在table[i]对应的链表的头部添加一个Entry
并返回null。

addEntry() ------ Hash碰撞产生及解决

/*
* hash hash值
* key 键值
* value value值
* bucketIndex Entry[]数组中的存储索引
* /
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length); //扩容操作,将数据元素重新计算位置后放入newTable中,链表的顺序与之前的顺序相反
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
size++;
}

添加到方法的具体操作,在添加之前先进行容量的判断,如果当前容量达到了阈值,并且需要存储到Entry[]数组中,先进性扩容操作,空充的容量为table长度的2倍。重新计算hash值,和数组存储的位置,扩容后的链表顺序与扩容前的链表顺序相反。然后将新添加的Entry实体存放到当前Entry[]位置链表的头部。在1.8之前,新插入的元素都是放在了链表的头部位置,但是这种操作在高并发的环境下容易导致死锁,所以1.8之后,新插入的元素都放在了链表的尾部。

Hashmap里面的bucket出现了单链表的形式,散列表要解决的一个问题就是散列值的冲突问题,通常是两种方法:链表法和开放地址法。链表法就是将相同hash值的对象组织成一个链表放在hash值对应的槽位;开放地址法是通过一个探测算法,当某个槽位已经被占据的情况下继续查找下一个可以使用的槽位

上面方法的代码很简单,但其中包含了一个设计:系统总是将新添加的 Entry 对象放入 table 数组的 bucketIndex 索引处——如果 bucketIndex 索引处已经有了一个 Entry 对象,那新添加的 Entry 对象指向原有的 Entry 对象(产生一个 Entry 链),如果 bucketIndex 索引处没有 Entry 对象,也就是上面程序代码的 e 变量是 null,也就是新放入的 Entry 对象指向 null,也就是没有产生 Entry 链。 HashMap里面没有出现hash冲突时,没有形成单链表时,hashmap查找元素很快,get()方法能够直接定位到元素,但是出现单链表后,单个bucket 里存储的不是一个 Entry,而是一个 Entry 链,系统只能必须按顺序遍历每个 Entry,直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端(该 Entry 是最早放入该 bucket 中),那系统必须循环到最后才能找到该元素。通过上面可知如果多个hashCode()的值落到同一个桶内的时候,这些值是存储到一个链表中的。最坏的情况下,所有的key都映射到同一个桶中,这样hashmap就退化成了一个链表——查找时间从O(1)到O(n)。也就是说我们是通过链表的方式来解决这个Hash碰撞问题的。

获取方法

public V get(Object key) {
if (key == null)
//返回table[0] 的value值
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}
如果传入的键(key)为null,则从Entry数组table中索引下标为0的链表中查找key为null的值并返回,未找到则返回null
如果传入的键(key)不为null,则获取key对应的哈希值hash
通过哈希值hash获取对应在table数组中的索引下标(h & (length-1))
循环遍历table数组中该索引下标对应的Entry链表
如果传入的键(key)的哈希值(hash)等于该Entry的哈希值(hash),
并且传入的键(key)等于(==)或等同于(equals)该Entry的key,
则此Entry便是要查找的Entry对象,遍历完该Entry链表如果还未查找到,则返回null
返回查找到的Entry对象的值(value),未查找到则返回null

删除方法

public V remove(Object key) {
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e.value);
}
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
modCount++;
size--;
if (prev == e)
table[i] = next;
else
prev.next = next;
e.recordRemoval(this);
return e;
}
prev = e;
e = next;
}
return e;
}

删除操作,先计算指定key的hash值,然后计算出table中的存储位置,判断当前位置是否Entry实体存在,如果没有直接返回,若当前位置有Entry实体存在,则开始遍历列表。定义了三个Entry引用,分别为pre, e ,next。 在循环遍历的过程中,首先判断pre 和 e 是否相等,若相等表明,table的当前位置只有一个元素,直接将table[i] = next = null 。若形成了pre -> e -> next 的连接关系,判断e的key是否和指定的key 相等,若相等则让pre -> next ,e 失去引用。

HashMap遍历方式

  1. 遍历HashMap的键值对

第一步:根据entrySet()获取HashMap的“键值对”的Set集合。

第二步:通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合

// 假设map是HashMap对象
// map中的key是String类型,value是Integer类型
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
// 获取key
key = (String)entry.getKey();
// 获取value
integ = (Integer)entry.getValue();
}

    2. 遍历HashMap的键

第一步:根据keySet()获取HashMap的“键”的Set集合。

第二步:通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是HashMap对象
// map中的key是String类型,value是Integer类型
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
// 获取key
key = (String)iter.next();
// 根据key,获取value
integ = (Integer)map.get(key);
}

 3. 遍历HashMap的值

第一步:根据value()获取HashMap的“值”的集合。

第二步:通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是HashMap对象
// map中的key是String类型,value是Integer类型
Integer value = null;
Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = (Integer)iter.next();
}

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/jia635/article/details/80226803