问:简单说说 HashMap 的底层原理?
答:当我们往 HashMap 中 put 元素时,先根据 key 的 hash 值得到这个 Entry 元素在数组中的位置(即下标),然后把这个 Entry 元素放到对应的位置中,如果这个 Entry 元素所在的位子上已经存放有其他元素就在同一个位子上的 Entry 元素以链表的形式存放,新加入的放在链头,从 HashMap 中 get Entry 元素时先计算 key 的 hashcode,找到数组中对应位置的某一 Entry 元素,然后通过 key 的 equals 方法在对应位置的链表中找到需要的 Entry 元素,所以 HashMap 的数据结构是数组和链表的结合,此外 HashMap 中 key 和 value 都允许为 null,key 为 null 的键值对永远都放在以 table[0] 为头结点的链表中。
之所以 HashMap 这么设计的实质是由于数组存储区间是连续的,占用内存严重,故空间复杂度大,但二分查找时间复杂度小(O(1)),所以寻址容易而插入和删除困难;而链表存储区间离散,占用内存比较宽松,故空间复杂度小,但时间复杂度大(O(N)),所以寻址困难而插入和删除容易;所以就产生了一种新的数据结构叫做哈希表,哈希表既满足数据的查找方便,同时不占用太多的内容空间,使用也十分方便,哈希表有多种不同的实现方法,HashMap 采用的是链表的数组实现方式。
特别说明,对于 JDK 1.8 开始 HashMap 实现原理变成了数组+链表+红黑树的结构,数组链表部分基本不变,红黑树是为了解决哈希碰撞后链表索引效率的问题,所以在 JDK 1.8 中当链表的节点大于 8 个时就会将链表变为红黑树。区别是 JDK 1.8 以前碰撞节点会在链表头部插入,而 JDK 1.8 开始碰撞节点会在链表尾部插入,对于扩容操作后的节点转移 JDK 1.8 以前转移前后链表顺序会倒置,而 JDK 1.8 中依然保持原序。
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