HashMap中的桶长度为啥要定为2^n

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#java

HashMap为了存取高效，要尽量较少碰撞，就是要尽量把数据分配均匀，每个链表长度大致相同，这个实现就在把数据存到哪个链表中的算法； 这个算法实际就是取模，hash%length，计算机中直接求余效率不如位移运算，源码中做了优化hash&(length-1)， hash%length==hash&(length-1)的前提是length是2的n次方； 为什么这样能均匀分布减少碰撞呢？2的n次方实际就是1后面n个0，2的n次方-1 实际就是n个1； 例如长度为9时候，3&(9-1)=0 2&(9-1)=0 ，都在0上，碰撞了； 例如长度为8时候，3&(8-1)=3 2&(8-1)=2 ，不同位置上，不碰撞； 其实就是按位“与”的时候，每一位都能 &1 ，也就是和1111……1111111进行与运算

哈希表、哈希桶数据结构以及刨析HashMap源码中哈希桶的使用
ZJRUIII的博客
01-26 2661
文章目录一、哈希表1.哈希表概念2.冲突的概念3.避免冲突与解决冲突3.1 避免冲突的方式1——哈希函数的设计3.2 避免冲突的方式2——负载因子的调节3.3 解决冲突的方式1——闭散列3.4 解决冲突的方式2——开散列、哈希桶(重要)4.哈希表查找成功与查找失败的求法4.1 查找成功的求法4.2 查找失败的求法二、用泛型实现开散列与开散列在源码上的底层实现1.用泛型实现开散列2.开散列在源码上的底层实现2.1 HashMap底层面试题 一、哈希表 1.哈希表概念 可以不经过任何比较，一次直接从表中得到要搜
【Java编程进阶之路 03】深入探索：HashMap的长度为什么是2的幂次方
weixin_40736233的博客
02-27 1117
HashMap的长度为2的幂次方是为了利用位运算快速计算索引，提高数据分散性和减少哈希冲突。这样设计能确保元素均匀分布，提高搜索效率。同时，2的幂次方长度便于动态扩容时计算新位置，简化元素迁移过程。
HashMap的长度为什么设置为2的n次方
梅老板的博客
06-13 1万+
1. 构造函数中控制长度必须为2的n次方.首先在构造方法中, 有下面这段代码, 其中initialCapacity是我们传入的自定义map容量大小(如果不设置, 默认是16) 如果我们自定义容量, 会执行下面这段代码 : initialCapacity = 8, 这样capacity = 1, 要向左移动3次, 刚开始移动之前capacity=1, 根据移位运算, 移
HashMap全家桶
weixin_44339676的博客
02-05 559
HashMap全家桶HashMap存储结构HashMap为什么线程不安全？JDK1.7线程不安全一：扩容造成死循环分析过程JDK1.7线程不安全二：扩容造成数据丢失分析过程JDK1.8线程不安全：多线程数据覆盖问题解决HashMap多线程不安全问题的几种方法傻瓜式解决方法 HashMap存储结构 HashMap是我们非常常用的数据结构，由数组和链表组合构成的数据结构。数组里面每个地方都存了Key-Value这样的实例，在Java7叫Entry在Java8中叫Node。每一个节点都会保存自身的hash、ke
HashMap中hash函数，以及为啥桶长度只能是2的n次方
Mr_Wu___Wh的博客
06-23 311
因为hashmap底层是通过数组+链表来实现的。显示通过数组然后在每个数组后面实现，可以把每个数组当作一个桶。 然后hashmap在调用put方法的时候会通过hash来计算该值在hashmap中存放的地址，在存放数据的时候需要考虑到散列度的问题， 不能把来的数据都放在痛一个桶里，所以需要一定的散列度。所以hashmap在计算数据存放的地址时通过对将自己的hash值经过无符号右移16位然后再做异或， 相当于就是自己的高16位与自己的低16位做异或，让自己的高16位低16位都参与运算使得结果更加散列(jdk .
Java1.8中HashMap原理(桶和桶内链表红黑树)
shenshaoming的博客
07-11 8813
目录 一、HashMap介绍 二、HashMap原理图 三、桶的个数必定为2的n次幂 四、HashMap中的put方法 五、链表转红黑树 一、HashMap介绍 HashMap采用<Key,Value>键值对的形式存储数据,在提取数据时可以通过对key的比较得到对应的Value的值. 二、HashMap原理图 HashMap中存储数据是通过存入key的hash值进...
为何HashMap的数组长度一定是2的次幂？
巴黎左岸 · 荼靡花开
12-04 5015
面试官Q1：为什么HashMap的长度一定是2的次幂呢？ 通过前面一篇文章我们知道了，HashMap的数据结构，也知道了什么是Hash冲突，如果定位到的数组位置不含链表（当前entry的next指向null）,那么对于查找，添加等操作很快，仅需一次寻址即可；如果定位到的数组包含链表，对于添加操作，其时间复杂度为O(n)，首先遍历链表，存在即覆盖，否则新增；对于查找操作来讲，仍需遍历链表，然后通过...
HashMap的数组最大容量为什么要设计为2的30次方？而不是2的31次方-1？数组容量为什么一定要设计为2的幂？
weixin_45967584的博客
03-21 2069
HashMap源码、底层原理、扩容机制、2的幂、数组、链表、红黑树、桶、hashCode()、按位运算、2的30次方
那这个hash扰动 h ^ (h >>> 16) 不会影响hashmap的值吗？以及为啥hashmap的表结构一定是2的n次方呢？为啥要这样设计
03-21
好的，用户现在问的是关于HashMap中hash扰动函数和表结构为什么是2的n次方的问题。我之前已经帮他解答了关于重写equals和hashCode的问题，现在他可能是在深入理解HashMap的实现细节。我需要确认这两个问题的关联，并...
HashMap源码分析、及HashMap的容量为什么是2的n次幂？
Seky_fei的博客
07-02 951
JDK1.7中多线程操作hashMap的ReHash的时候，会出现HashMap Infinite Loop(死循环)问题。具体问题分析参考: HashMap死循环问题解析
java的位桶是什么,hashmap中的存储桶究竟是什么？
weixin_35867979的博客
02-27 678
Recently, in an interview I was asked, what exactly is a bucket in hashmap? Whether it is an array or a arraylist or what?I got confused. I know hashmaps are backed by arrays. So can I say that bucket...
HashMap详解-内部实现原理(1)-数组和桶
qq_18884633的博客
07-25 1129
HashMap 是 Java 中非常常用的数据结构，在实际开发中被广泛使用，经常被用于集合框架、程序开发、数据库连接、实现缓存与并发的情况，与ArrayList、HashSet 等同为常用集合的一员，所以对HashMap的了解是必要的。hashmap的初始容量是16，在第一次put的时候进行的扩容初始化，链表长度大于8时才会转换为红黑树，红黑树长度小于6时会退化为链表，扩容因子（就是loadFactor）是0.75，初始化扩容阈值为大于12。表的大小由初始化时指定的容量决定，它的长度是固定的。
哈希桶
HiMark
07-24 4398
哈希表的开散列 开散列法又叫链地址法 开散列法：首先对关键码集合用散列函数计算散列地址，具有相同地址的关键码归于同一个集合，每一个子集称为一个桶，个桶中元素通过单链表链接起来，各链表的头节点存储在哈希表中。 bucket.h 1 #pragma once 2 3 #include&amp;amp;lt;stdio.h&amp;amp;gt; 4 #include&amp;amp;lt;stdlib.h&amp;amp;gt; ...
hashtable桶大小取质数
bxw1992的博客
08-09 2915
为什么Hashtable的vector大小（也叫桶大小）选取质数？        是为了减少哈希冲突。        桶大小的选取是如何影响哈希冲突的呢？下面有两种看法：        1、举个例子，对于除法哈希表（Division method）h(k)=k mod m注意二进制数对取余就是该二进制数最后r位数。这样一来，Hash函数就和键值（用二进制表示）的前几位数无关了，这样我们就没有
为什么HashMap桶长度超过8才会转换成红黑树
daiyuhe的博客
04-20 1万+
为什么HashMap桶(链表)的长度超过8会转换成红黑树？
哈希桶的实现
xc的博客
04-07 1287
哈希桶用于哈希冲突的解决，也叫做开链法或拉链法。#include #include #include using namespace std; template struct HashBucketNode { K _key; V _value; HashBucketNode* _next; HashBucketNode(const K& key, const V& value)
HashMap 详解
Hinbo的博客
12-05 488
总所周知，HashMap 底层是基于 数组 + 链表 的方式组成的，不过在 jdk1.7 和 jdk1.8 的两个版本中实现稍有不同。以下基于这两个版本做 HashMap 的底层原理解析。 一、基于JDK1.7 1、数据结构 HashMap 底层中有两个比较重要的参数，即：容量和负载因子。容量的默认大小是 16，负载因子的默认是0.75，当 HashMap 的 size &amp;amp;gt; 16*0.75...
【Share 2021】caoyang.log（END）
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前文字数溢出，重开一文
hash 和 hash桶
哈尼的博客
08-31 6546
hash 桶 哈希桶就是为了解决哈希冲突 哈希桶算法其实就是链地址解决冲突的方 https://www.cnblogs.com/xqn2017/p/7997666.html https://blog.youkuaiyun.com/tanggao1314/article/details/51457585 ...
为啥 hashmap要用红黑树
最新发布
12-05
### ✅ 回答：为什么 `HashMap` 要用红黑树？ 在 Java 8 及以后版本中，当 `HashMap` 中某个桶（bucket）的链表长度 **超过一定阈值（默认是 8）**，并且当前数组长度 ≥ 64 时，该链表会 **自动转换为红黑树**。 这么做是为了： > 🔥 **防止哈希冲突严重时，查找性能从 O(1) 恶化到 O(n)，降级为链表遍历** 通过升级为红黑树，将最坏情况下的查找时间复杂度优化为 **O(log n)**，从而保障高负载下的性能稳定性。 --- ## 🧠 一、HashMap 的底层结构演变 Java 8 之前： ``` 数组 + 链表 ``` Java 8 及之后： ``` 数组 + 链表 + 红黑树（当链表过长时） ``` ### 结构示意图（简化）： ``` Index 0: null Index 1: [Node] → [Node] → [Node] → ... （普通链表） Index 2: null ... Index k: 红黑树（TreeNode） ← 当链表长度 ≥ 8 且 table.length ≥ 64 ``` --- ## 🔍 二、为什么要引入红黑树？根本原因：**避免哈希碰撞攻击（Hash Collision Attack）** ### 场景分析： 假设所有 key 的 `hashCode()` 都一样（或映射到同一个 bucket），那么它们都会被放在同一个链表中。 比如： ```java map.put(new Key("a"), "value1"); map.put(new Key("b"), "value2"); // 所有 Key 的 hashCode() 返回相同值 ``` 结果就是： - 所有元素都挤在一个桶里 - 插入、查找、删除操作退化成 **遍历链表** - 时间复杂度从理想情况 O(1) → 最坏情况 O(n) 如果 n 很大（比如上万个 key 冲突），性能急剧下降！ 💡 攻击者甚至可以通过构造恶意输入造成 **DoS（拒绝服务）攻击** —— 这就是所谓的“哈希碰撞 Dos”。 --- ## ✅ 解决方案：链表转红黑树 | 条件 | 行为 | |------|------| | 单个桶中链表节点数 ≥ 8 | 并且哈希表长度 ≥ 64 | | → 触发树化（treeify） | 链表 → 红黑树 | 这样即使发生严重哈希冲突，操作的时间复杂度也最多是 **O(log n)**，而不是 O(n)。 > ⚖️ 权衡说明：虽然红黑树插入稍慢（常数更大），但对数级增长比线性好得多。 --- ## 📈 性能对比：链表 vs 红黑树 | 操作 | 链表（O(n)） | 红黑树（O(log n)） | |------|--------------|--------------------| | 查找 | 10,000 次比较 | ~14 次比较（log₂10000 ≈ 13.3） | | 插入 | O(n) | O(log n) | | 删除 | O(n) | O(log n) | ✅ 明显优势：数据越多，差距越大！ --- ## 🔧 三、源码层面的关键点（Java 8+） ### 相关参数定义（在 HashMap 源码中）： ```java static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 链表转树阈值 static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; // 树转回链表阈值 static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; // 最小哈希表容量才允许树化 ``` ### 树化的条件总结： 只有同时满足以下两个条件才会树化： 1. 当前桶中的节点数量 ≥ 8 2. 哈希表的容量（数组长度）≥ 64 否则，会选择先进行 **扩容（resize）** 来缓解冲突。 --- ## 🌲 四、红黑树的特点为何适合这里？ | 特性 | 说明 | |------|------| | 自平衡二叉搜索树 | 插入/查找/删除都能保持 O(log n) | | 左旋右旋调整 | 维持近似平衡，避免退化成链表 | | 存储开销略高 | 每个节点多几个字段（父指针、颜色标志等） | | 但在极端情况下更安全 | 抵御恶意哈希碰撞 | Java 中的 `TreeNode` 是 `LinkedHashMap.Entry` 的子类，内部实现了红黑树所需的所有逻辑。 --- ## ❓ 常见疑问解答 ### Q1：为什么不一开始就用红黑树？ ❌ 不划算！因为： - 大多数情况下哈希分布均匀，链表很短（平均 < 1） - 红黑树节点占用内存更多（多了 parent、left、right、color 等） - 插入删除维护成本更高（旋转、染色） 👉 所以只在必要时才“升维打击”——即 **惰性树化（lazy treeify）** --- ### Q2：什么时候会从红黑树变回链表？ 当调用 `resize()` 扩容后，数据重新分布，某些桶中的节点数减少。 如果节点数 ≤ 6（`UNTREEIFY_THRESHOLD`），就会 **反树化（untreeify）** 成链表。 --- ## ✅ 总结：HashMap 为什么要用红黑树？ | 原因 | 说明 | |------|------| | ✅ 提升最坏情况性能 | 将 O(n) → O(log n) | | ✅ 防止哈希碰撞攻击 | 安全性增强 | | ✅ 动态适应负载变化 | 只在需要时才树化 | | ✅ 权衡空间与时间 | 正常情况用链表，极端情况用树 | 这是 Java 设计者在 **性能、安全、内存、通用性** 上做出的优秀权衡。 --- ###
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