HashMap在面試中經(jīng)常會被問到，一定會問到它的存儲結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理，甚至可能還會問到一些源碼

今天就來看一下HashMap

首先得看一下HashMap的存儲結(jié)構(gòu)和底層實現(xiàn)原理

如上圖所示，HashMap底層是用數(shù)組+鏈表+紅黑樹實現(xiàn)的，其中紅黑樹是JDK1.8對HashMap優(yōu)化之后加入的，當(dāng)鏈表的長度大于8的時候會由鏈表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為紅黑樹，這些等下在看源碼分析的時候都可以看到具體的實現(xiàn)。

那為什么用這幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)？

這種結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上稱為散列鏈表，其中的數(shù)組就相當(dāng)于一個一個的桶(Bucket)，當(dāng)有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備存進(jìn)去的時候，它會通過一定的散列算法去計算，盡可能的讓數(shù)據(jù)平均的命中到各個桶上面去，盡可能的避免哈希碰撞。如果發(fā)生哈希碰撞，就是不同的數(shù)據(jù)最后落到了同一個桶上的時候，就采用鏈表的方式來存儲，但是鏈表長度比較長了的時候，去存儲數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)都需要不停的去遍歷循環(huán)，所以此時再采用鏈表結(jié)構(gòu)的話效率會明顯下降，所以JDK1.8之后做了優(yōu)化，當(dāng)鏈表的長度大于8的時候就由鏈表轉(zhuǎn)為紅黑樹來存儲。紅黑樹是平衡二叉樹的其中一種實現(xiàn)，它比普通的二叉樹表現(xiàn)更優(yōu)異，因為普通的查詢二叉樹在一定條件下也可能會變成鏈表結(jié)構(gòu)，而紅黑樹它是平衡二叉樹的一種，它是通過左旋右旋變色等保持樹的平衡。

簡單的了解了HashMap的存儲結(jié)構(gòu)后，下面來講下HashMap其中三個方法的源碼

一、hash()方法

static

這個方法里看似簡單，卻暗藏玄機。

它是拿到了key本身的hashCode后，又做了一次運算，先將原來的hashCode無符號右位移16位，然后再將原來的hashCode異或(^)上這個位移后的值，最后得到一個值。

補充知識：

>> 表示右移，如果該數(shù)為正，則高位補0，若為負(fù)數(shù)，則高位補1。

>>>表示無符號右移，也叫邏輯右移，即若該數(shù)為正，則高位補0，而若該數(shù)為負(fù)數(shù)，則右移后高位同樣補0。

^ 表示異或運算，每個位相同為0，不同為1

比如：

0 ^ 1 得 1
1 ^ 1 得 0
0 ^ 0 得 0
1 ^ 0 得 1

那為什么要無符號右移16位后做異或運算？key本身的hashCode直接拿來用不好嗎？

我們做一個簡單演練

將h無符號右移16為相當(dāng)于將高區(qū)16位移動到了低區(qū)的16位，再與原h(huán)ashcode做異或運算，可以將高低位二進(jìn)制特征混合起來

從上文可知高區(qū)的16位與原h(huán)ashcode相比沒有發(fā)生變化，低區(qū)的16位發(fā)生了變化

我們可知通過上面(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)進(jìn)行運算可以把高區(qū)與低區(qū)的二進(jìn)制特征混合到低區(qū)，那么為什么要這么做呢？

我們都知道重新計算出的新哈希值在后面將會參與hashmap中數(shù)組槽位的計算，計算公式：(n - 1) & hash，假如這時數(shù)組槽位有16個，則槽位計算如下：

仔細(xì)觀察上文不難發(fā)現(xiàn)，高區(qū)的16位很有可能會被數(shù)組槽位數(shù)的二進(jìn)制碼鎖屏蔽，如果我們不做剛才移位異或運算，那么在計算槽位時將丟失高區(qū)特征

也許你可能會說，即使丟失了高區(qū)特征不同hashcode也可以計算出不同的槽位來，但是細(xì)想當(dāng)兩個哈希碼很接近時，那么這高區(qū)的一點點差異就可能導(dǎo)致一次哈希碰撞，所以這也是將性能做到極致的一種體現(xiàn)

使用異或運算的原因

異或運算能更好的保留各部分的特征，如果采用&運算計算出來的值會向1靠攏，采用|運算計算出來的值會向0靠攏

為什么槽位數(shù)必須使用2^n

1、為了讓哈希后的結(jié)果更加均勻

這個原因我們繼續(xù)用上面的例子來說明

假如槽位數(shù)不是16，而是17，則槽位計算公式變成：(17 - 1) & hash

從上文可以看出，計算結(jié)果將會大大趨同，hashcode參加&運算后被更多位的0屏蔽，計算結(jié)果只剩下兩種0和16，這對于hashmap來說是一種災(zāi)難

2、可以通過位運算e.hash & (newCap - 1)來計算，a % (2^n) 等價于 a & (2^n - 1) ，位運算的運算效率高于算術(shù)運算，原因是算術(shù)運算還是會被轉(zhuǎn)化為位運算

說了這么多點，上面提到的所有問題，最終目的還是為了讓哈希后的結(jié)果更均勻的分部，減少哈希碰撞，提升hashmap的運行效率

二、put()方法

public

這個沒什么好講的，調(diào)用了下邊的putVal()方法

三、putVal()方法

這個方法很重要，是往hashMap里put值的核心邏輯，下邊源碼里的每一行我都進(jìn)行了注釋

/**

hashMap中還有其他的一些方法在此就不挨個來說了

可以在下方進(jìn)行評論，一起學(xué)習(xí)進(jìn)步~

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作者：嗑嗑磕嗑瓜子的貓
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來源：CSDN

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的稀疏多项式的运算用链表_用最简单的大白话聊一聊面试必问的HashMap原理和部分源码解析...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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