HashMap的底層原理是什么

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)HashMap的底層原理是什么，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

一：HashMap的節(jié)點(diǎn)：HashMap是一個(gè)集合，鍵值對(duì)的集合,源碼中每個(gè)節(jié)點(diǎn)用Node<K,V>表示

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {   final int hash;   final K key;
   V value;
   Node<K,V> next;

Node是一個(gè)內(nèi)部類，這里的key為鍵，value為值，next指向下一個(gè)元素，可以看出HashMap中的元素不是一個(gè)單純的鍵值對(duì)，還包含下一個(gè)元素的引用。

二：HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為 數(shù)組+(鏈表或紅黑樹)，上圖：

image.png

為什么采用這種結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)元素呢？

數(shù)組的特點(diǎn)：查詢效率高，插入，刪除效率低。

鏈表的特點(diǎn)：查詢效率低，插入刪除效率高。

在HashMap底層使用數(shù)組加（鏈表或紅黑樹）的結(jié)構(gòu)完美的解決了數(shù)組和鏈表的問題，使得查詢和插入，刪除的效率都很高。

三：HashMap存儲(chǔ)元素的過程：

有這樣一段代碼：

HashMap<String,String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("劉德華","張惠妹");
map.put("張學(xué)友","大S");

現(xiàn)在我要把鍵值對(duì) “劉德華”,”張惠妹”存入map:

第一步：計(jì)算出鍵“劉德華”的hashcode，該值用來定位要將這個(gè)元素存放到數(shù)組中的什么位置.

什么是hashcode？

在Object類中有一個(gè)方法:

public native int hashCode();

該方法用native修飾，所以是一個(gè)本地方法，所謂本地方法就是非java代碼，這個(gè)代碼通常用c或c++寫成，在java中可以去調(diào)用它。

調(diào)用這個(gè)方法會(huì)生成一個(gè)int型的整數(shù)，我們叫它哈希碼，哈希碼和調(diào)用它的對(duì)象地址和內(nèi)容有關(guān).

哈希碼的特點(diǎn)是:

對(duì)于同一個(gè)對(duì)象如果沒有被修改（使用equals比較返回true）那么無論何時(shí)它的hashcode值都是相同的

對(duì)于兩個(gè)對(duì)象如果他們的equals返回false,那么他們的hashcode值也有可能相等

明白了hashcode我們?cè)賮砜丛厝绾瓮ㄟ^hashcode定位到要存儲(chǔ)在數(shù)組的哪里，通過hashcode值和數(shù)組長(zhǎng)度取模我們可以得到元素存儲(chǔ)的下標(biāo)。

劉德華的hashcode為20977295 數(shù)組長(zhǎng)度為 16則要存儲(chǔ)在數(shù)組索引為 20977295%16=1的地方

1.jpg

可以分兩種情況:

1. 數(shù)組索引為1的地方是空的，這種情況很簡(jiǎn)單，直接將元素放進(jìn)去就好了。

2. 已經(jīng)有元素占據(jù)了索引為1的位置，這種情況下我們需要判斷一下該位置的元素和當(dāng)前元素是否相等，使用equals來比較。

如果使用默認(rèn)的規(guī)則是比較兩個(gè)對(duì)象的地址。也就是兩者需要是同一個(gè)對(duì)象才相等，當(dāng)然我們也可以重寫equals方法來實(shí)現(xiàn)我們自己的比較規(guī)則最常見的是通過比較屬性值來判斷是否相等。

如果兩者相等則直接覆蓋，如果不等則在原元素下面使用鏈表的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)該元素

2.jpg

每個(gè)元素節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)next屬性指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這里由數(shù)組結(jié)構(gòu)變成了數(shù)組+鏈表結(jié)構(gòu),紅黑樹又是怎么回事呢？

因?yàn)殒湵碇性靥嗟臅r(shí)候會(huì)影響查找效率，所以當(dāng)鏈表的元素個(gè)數(shù)達(dá)到8的時(shí)候使用鏈表存儲(chǔ)就轉(zhuǎn)變成了使用紅黑樹存儲(chǔ)，原因就是紅黑樹是平衡二叉樹，在查找性能方面比鏈表要高.

四：HashMap中的兩個(gè)重要的參數(shù)：HashMap中有兩個(gè)重要的參數(shù)：初始容量大小和加載因子，初始容量大小是創(chuàng)建時(shí)給數(shù)組分配的容量大小，默認(rèn)值為16，用數(shù)組容量大小乘以加載因子得到一個(gè)值，一旦數(shù)組中存儲(chǔ)的元素個(gè)數(shù)超過該值就會(huì)調(diào)用rehash方法將數(shù)組容量增加到原來的兩倍，專業(yè)術(shù)語叫做擴(kuò)容.

在做擴(kuò)容的時(shí)候會(huì)生成一個(gè)新的數(shù)組，原來的所有數(shù)據(jù)需要重新計(jì)算哈希碼值重新分配到新的數(shù)組，所以擴(kuò)容的操作非常消耗性能.

關(guān)于HashMap的底層原理是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。