HashMap底层原理

发布时间:2024年01月08日

HashMap

  • 底层数据结构,1.7和1.8有何不同?

1.7 数组 + 链表

1.8 数组 +(链表|红黑树)

  • 为何要用红黑树,为何一上来不树化,树化阈值为何是8,何时会树化,何时会退化为链表?

1)红黑树用来避免DoS攻击,防止链表超长时性能下降,树化应当是偶然情况。

? ① hash表的查找,更新的时间复杂度是O(1),而红黑树的查找,更新的时间复杂度是O(log2n),TreeNode占用空间也比普通Node的大,如非必要,尽量还是使用链表。

? ② hash值如果足够随机,则在hash表内按泊松分布,在负载因子0.75的情况下,长度超过8的链表出现的概率是0.00000006,选择8就是为了让树化的几率足够小。

2)树化两个条件:链表长度超过树化阈值8;数组容量>=64。

3)退化情况1:再扩容时如果拆分树时,树元素个数<=6则会退化成链表。

4)退化情况2:remove树节点时,若root、root.left、root.right、root.left.left有一个为null,也会退化为链表。

  • 索引如何计算?hashCode都有了为何还要提供hash()方法?数组容量为何是2的n次幂?

① 计算对象的hashCode(),再进行调用HashMap的hash()方法进行二次哈希,最后 &(capacity-1)得到索引。

② 二次hash()是为了综合高位数据,让哈希分布更均匀。

③ 计算索引时,如果是2的n次幂可以使用位与运算代替取模,效率更高;扩容时 hash & oldCap == 0 的元素留在原来的位置,否则 新位置 = 旧位置 + oldCap。

④ 但①②③都是为了配合容量为2的n次幂时的手段,例如Hashtable的容量就不是2的n次幂,并不能说哪种设计更优,应该是设计者综合了各种因素,最终选择了使用2的n次幂作为容量。

  • 介绍一下 put 方法流程,1.7与1.8有何不同?

1)HashMap 是懒惰创建数组的,首次使用才创建数组;

2)计算索引(桶下标);

3)如果桶下标还没人占用,创建Node占位返回;

4)如果桶下标已经有人占用

? ① 已经是TreeNode走红黑树的添加或更新逻辑

? ② 是普通Node,走链表的添加或更新逻辑,如果链表长度超过树化阈值,走树化逻辑

5)返回前检查容量是否超过阈值,一旦超过进行扩容;

6)不同

? ① 链表插入节点时,1.7是头插法,1.8是尾插法

? ② 1.7是大于等于阈值且没有空位时才扩容,而1.8是大于阈值就扩容

? ③ 1.8在扩容计算Node索引时,会优化(扩容时 hash & oldCap == 0 的元素留在原来的位置,否则 新位置 = 旧位置 + oldCap)

  • 加载因子为何默认是0.75f?

1)在空间占用与查询时间之间取得较好的权衡。

2)大于这个值,空间节省了,但链表就会比较长,影响性能。

3)小于这个值,冲突减少了,但扩容就会更频繁,空间占用多。

  • 多线程下会有啥问题?

1)扩容死链(1.7)

2)数据错乱(1.7, 1.8)

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_52164430/article/details/135446899
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