java集合-HashMap分析

我们知道java面试中，HashMap出现的频率是很高的。我们就来分析一下HashMap的常用知识点。

HashMap底层数据结构

我们看到HashMap内部是使用数据+链表/红黑树的(jdk1.8之后加入了红黑树)结构存储的。

HashMap主要参数

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：初始化容量，默认值16，容量大小需要是2的整数倍。
• MAXIMUM_CAPACITY：容量的最大值，默认值2的30次幂。
• DEFAULT_LOAD_FACTOR：加载因子，默认值0.75f，这个值和容量的乘积就是阈值，当达到阈值时候会产生扩容，扩容的大小大约为原来的二倍。
• TREEIFY_THRESHOLD：默认值8，jdk8以后，HashMap底层的存储结构改为了数组+链表+红黑树的存储结构，当链表长度大于这个参数时，链表就可能会转化为红黑树。
• UNTREEIFY_THRESHOLD： 默认值6，当链表元素等于这个值时，就会从红黑树再转为链表。
• MIN_TREEIFY_CAPACITY：默认值64，跟TREEIFY_THRESHOLD一起使用，当数组长度大于这个值且数组元素的链表长度大于8时会转为红黑树。

HashMap存取原理

下面流程图展示了往HashMap存放一个元素，经历了哪些操作：

从上图可以看出，我们往HashMap存放一个值，主要经历了以下逻辑：

• 计算key的hash值，得出一个int整数值，主要确定元素应放在数组的哪个位置上
• 找到存放数组的位置后，查看数组位置是否已有元素存在，若没有其它元素，则将新插入的元素放入数组位置；若已存在其它元素，则判断数组元素是红黑树还是链表，从而做不同的处理：
     1.数组元素是红黑树，则调用红黑树插入元素方法
     2.数组元素是链表，则遍历链表判断元素是否已存在，若已存在，则用新插入的元素替换旧的元素；若不存在，则新插入的元素插入链表的尾部，插入成功后，若长度超过阈值，则把链表转为红黑树。
     3.插入元素后，判断集合数量是否超过了阈值，从而决定需不需要扩容。

上面就是HashMap存放一个元素的逻辑，若要获取一个元素则逻辑类似，主要经历以下步骤：

• 计算key的hash值，得出一个int整数值，判断元素存放的数组位置
• 查看数组位置的元素，若为null，则直接返回null；不为null则判断数组位置元素是红黑树还是链表：
     1.数组元素是红黑树，则调用红黑树查找元素方法
     2.数组元素是链表，则遍历链表查找元素。

HashMap扩容机制

HashMap在什么情况下会扩容呢？主要依赖于以下两个因素：

• HashMap当前容量
• 负载因子(默认值0.75f)

    /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

比如当前的容量大小为100，当你存进第76个的时候，判断发现需要进行resize了，那就进行扩容。

那么是如何进行扩容的呢？主要经历以下两步：

• 创建一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍。
• 遍历原Entry数组，把所有的元素重新Hash到新数组。

这边为什么要重新Hash呢？
这是因为长度扩大以后，Hash的规则也随之改变。因为我们在计算Hash时，需要跟数组的长度做位运算，从而判断元素应该存取在数组的哪个位置上。

// Length 是数组的长度
index = HashCode（Key） & （Length - 1）

HashMap线程同步

我们都知道HashMap是非线程安全的，可以用以下方式实现线程安全：

• 使用Collections.synchronizedMap(Map)创建线程安全的map集合
• Hashtable
• ConcurrentHashMap

不过我们一般选择使用ConcurrentHashMap实现线程安全，它的性能和效率要高于前两者。