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标题: 【南京校区】HashMap深入浅出 [打印本页]

作者: 大蓝鲸小蟀锅    时间: 2020-3-20 05:54
标题: 【南京校区】HashMap深入浅出
本帖最后由 大蓝鲸小蟀锅 于 2020-3-20 12:20 编辑

HashMap 的数据结构
哈希表结构(链表散列:数组+链表)实现,结合数组和链表的优点。当链表长度超过 8 时,链表转换为红黑树
transient Node<K,V>[] table;


关于HashMap 的工作原理:
       HashMap 底层是 hash 数组单向链表实现,数组中的每个元素都是链表,由 Node 内部类(实现 Map.Entry<K,V>接口)实现,HashMap 通过 put & get 方法存储和获取。
存储对象时,将 K/V 键值传给 put() 方法:
      ①、调用 hash(K) 方法计算 K 的 hash 值,然后结合数组长度,计算得数组下标;
      ②、调整数组大小(当容器中的元素个数大于 capacity * loadfactor 时,容器会进行扩容resize 为 2n);
      ③、i.如果 K 的 hash 值在 HashMap 中不存在,则执行插入,若存在,则发生碰撞
             ii.如果 K 的 hash 值在 HashMap 中存在,且它们两者 equals 返回 true,则更新键值对
             iii. 如果 K 的 hash 值在 HashMap 中存在,且它们两者 equals 返回 false,则插入链表的尾部(尾插法)或者红黑树中(树的添加方式)

JDK 1.7 之前使用头插法JDK 1.8 使用尾插法
(注意:当碰撞导致链表大于 TREEIFY_THRESHOLD =  8 时,就把链表转换成红黑树)

获取对象时,将 K 传给 get() 方法:①、调用 hash(K) 方法(计算 K 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 K 值对应的 V 值。
hashCode 是定位的,存储位置;equals是定性的,比较两者是否相等

两个对象的 hashCode 相同会发生什么呢
因为 hashCode 相同,不一定就是相等的(equals方法比较),所以两个对象所在数组的下标相同,"碰撞"就此发生。又因为 HashMap 使用链表存储对象,这个 Node 会存储到链表中。

hash 的实现   为什么要这样实现?
JDK 1.8 中,是通过 hashCode() 的高 16 位异或低 16 位实现的:(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16),主要是从速度,功效和质量来考虑的,减少系统的开销,也不会造成因为高位没有参与下标的计算,从而引起的碰撞

HashMap 的 table 的容量如何确定?loadFactor 是什么? 该容量如何变化?这种变化会带来什么问题?
A:①、table 数组大小是由 capacity 这个参数确定的,默认是16,也可以构造时传入,最大限制是1<<30;
②、loadFactor 是装载因子,主要目的是用来确认table 数组是否需要动态扩展,默认值是0.75,比如table 数组大小为 16,装载因子为 0.75 时,threshold 就是12,当 table 的实际大小超过 12 时,table就需要动态扩容;
③、扩容时,调用 resize() 方法,将 table 长度变为原来的两倍(注意是 table 长度,而不是 threshold)
④、如果数据很大的情况下,扩展时将会带来性能的损失,在性能要求很高的地方,这种损失很可能很致命。


HashMap 的遍历方式
主要四种方式:
NO.1:for-each map.keySet() -- 只需要K值的时候,推荐使用


NO.2:for-each map.entrySet() -- 当需要V值的时候,推荐使用


NO.3:for-each map.entrySet() + 临时变量

NO.4:for-each map.entrySet().iterator()


HashMap 和 HashTable 有什么区别
①、HashMap 是线程不安全的,HashTable线程安全的;
②、由于线程安全,所以 HashTable 的效率比不上 HashMap;
③、HashMap最多只允许一条记录的键为null,允许多条记录的值为null,而 HashTable 不允许;
④、HashMap 默认初始化数组的大小为16HashTable11,前者扩容时,扩大两倍,后者扩大两倍+1
⑤、HashMap 需要重新计算 hash 值,而 HashTable 直接使用对象的 hashCode

Java 中的另一个线程安全的与 HashMap 极其类似的类是什么?同样是线程安全,它与 HashTable 在线程同步上有什么不同
ConcurrentHashMap 类(是 Java并发包 java.util.concurrent 中提供的一个线程安全且高效的 HashMap 实现)。
HashTable 是使用 synchronize 关键字加锁的原理(就是对对象加锁);
而针对 ConcurrentHashMap,在 JDK 1.7 中采用 分段锁的方式;JDK 1.8 中直接采用了CAS(无锁算法)+ synchronized

HashMap & ConcurrentHashMap 的区别?
除了加锁,原理上无太大区别。
另外,HashMap 的键值对允许有null,但是ConCurrentHashMap 都不允许

针对 ConcurrentHashMap 锁机制具体分析(JDK 1.7 VS JDK 1.8)
JDK 1.7 中,采用分段锁的机制,实现并发的更新操作,底层采用数组+链表的存储结构,包括两个核心静态内部类 Segment 和 HashEntry
①、Segment 继承 ReentrantLock(重入锁) 用来充当锁的角色,每个 Segment 对象守护每个散列映射表的若干个桶;
②、HashEntry 用来封装映射表的键-值对;
③、每个桶是由若干个 HashEntry 对象链接起来的链表。


JDK 1.8 中,采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全。取消类 Segment,直接用 table 数组存储键值对;当 HashEntry 对象组成的链表长度超过 TREEIFY_THRESHOLD 时,链表转换为红黑树,提升性能。底层变更为数组 + 链表 + 红黑树








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