hashmap原理

1.hashmap结构(jdk1.8)

结构:hashmap采用数组+链表+红黑树的结构,

数组用查询快的特点,但是插入数据慢,链表有插入快的特点,但是查询慢,所以hashmap结合两者,而红黑树是为了链表过长影响查询速度,将链表转化为红黑树.

源码:

	//hashmap默认初始化容量
	static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
	//最大容量
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
	//默认填充因子
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
	//当大于时将链表转化为红黑树
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
	//当小于时,将树转化为链表
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
	//当table个数大于等于时才能转化为红黑树
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
	//包含key-value个数
    transient int size;
	//hashmap被修改次数
    transient int modCount;
	//要调整大小的下一个大小值(容量*负载因子)
    int threshold;
	//哈希表的填充因子
    final float loadFactor;

1.hashmap如何计算数组下标:

在源码630行有一句:

 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//下标=(n-1)&hash

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

2.hashmap如何添加数据

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //判断数组是否为空,为空初始化hashmap
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //判断节点是否为空(为空添加一个节点)
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //判断是否存在相同的key
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //判断是否为红黑树node
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                //遍历链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //如果大于转化为红黑树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    //判断是否存在相同值
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        //判断是否需要转化为红黑树
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

3.转化为红黑树的条件

final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
    	//可以看出如果tab的长度小于MIN_TREEIFY_CAPACITY只会进行扩容,不会转化
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do {
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

总结:当链表长度大于8且table长度大于64才会进行红黑树转化,不满足只会扩容.

4.扩容的条件

        if (++size > threshold)
            resize();

当当前容量大于总容量*填充因子时发生扩容.

总结发生扩容的条件:

​ 1.当hashmap第一次put数据时,会发生扩容.

​ 2.当链表长度大于8但是不满足树型化条件时.发生扩容.

​ 3.当容量到达阈值时发生扩容

5.为何扩容为2的倍数

hashmap的hash采用的位运算,增加一位就是2的倍数,同时 当数组长度为15的时候，hashcode的值会与14（1110）进行“与”，那么最后一位永远是0，而0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大，更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率！

来源：CSDN

作者：qq_29303419

链接：https://blog.csdn.net/qq_29303419/article/details/103455889