HashMap在Java面试中比较常见，深入的问题

最新推荐文章于 2022-04-23 14:13:00 发布

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#Java #HashMap #后端 #学习

Java Map容器(JDK8底层实现探索) 专栏收录该内容

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本文深入探讨了Java中HashMap的相关知识。介绍了使用HashMap的原因，对比了它与HashTable的区别，阐述了其工作原理，包括put、get、resize方法的实现。还分析了Hash碰撞问题及解决方法，解释了为何String、Integer适合作为键，以及HashMap桶数组长度为2的次幂的好处。

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为什么用HashMap

HashMap是一个Hash桶(数组+链表)，桶存储的内容是键值对(Key-value)映射
HashMap采用了数组和链表的数据结构，能在查询和修改方便继承了数组的线性查找和链表的寻址修改
HashMap是非synchronized，所以HashMap很快

与HashTable的区别？

HashTable:线程安全，效率低，不允许Null键Null值

HashMap:非线程安全，效率高，允许Null键Null值存储

为什么HashMap允许为空 Hashtable不允许为空

Hashtable中put时如果Value为空，会引出空指针异常

而Key为空时，在调用hashCode()时，也会报空指针

以下是Hashtable put方法片段

if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();

而HashMap的没有对value进行空判断，而且hashMap内部实现的hash()方法，当key为null时，返回0

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

HashMap工作原理是什么？

HashMap是基于hashing的原理，储对象通过使用put(key, value)存到hash桶中，获取对象通过get(key)从hash桶中检索。
**************************************** 我是分割线 *************************************************
HashMap通常会用一个Hash桶(table[])来做分散所有的key，当一个key被加入时，会通过Hash算法通过key算出对应这个数组的下标i，然后就把该键值对插到table[i]中，如果有两个不同的key被算在了同一个i，那么就叫冲突，又叫碰撞，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，先加入的在链头，后加入的放在链尾，这样会在table[i]上形成一个链表。最坏的情况下，所有的key都映射到同一个下标位置，这样hashmap就退化成了一个链表——查找时间从O(1)到O(n)。Hash表这个容器当有数据要插入时，都会检查容量有没有超过设定的thredhold，如果超过，则扩容，但是这样，整个Hash桶里元素需要重新算一遍新的位置。这叫rehash，这个成本相当的大，因此《码出高效》中也推荐在集合创建时，可以根据实际情况，指定集合初始值大小。

put()实现

当我们给put(K,V)方法传递键和值时，我们先对键(K)调用hashCode()方法，返回的hashCode用于找到bucket位置来储存Entry对象。

探索源码:https://blog.youkuaiyun.com/Fyf_010316/article/details/89239546

get()实现

当调用get(K)获取value时，我们也会先对键(K)调用hashCode()方法，返回的hashCode用于找到bucket位置中的Entry对象，相当于索引，他的时间复杂度是O(1)

探索源码:https://blog.youkuaiyun.com/Fyf_010316/article/details/89211478

resize() / 扩容实现 / rehash

当发生哈希冲突并且size大于阈值的时候，需要进行数组扩容，扩容时，需要新建一个长度为之前数组2倍长度的新的数组，然后将当前的Entry数组中的元素全部传输过去，扩容后的新数组长度为之前的2倍，扩容相对来说是个耗资源的操作

探索源码:https://blog.youkuaiyun.com/Fyf_010316/article/details/87621016

Hash碰撞

再说Hash碰撞之前，先了解一下hashCode()和equals()两个方法的区别

// hashCode()返回值相同的两个对象 两个对象equals()结果不一定为true
// equals()结果为true的两个对象，hashcode()返回值一定相同

明明两个Key是不同的，但hashCode相同，导致的Hash碰撞(Hash冲突),hashCode是存储地址索引，如果该地址已经存在对象元素了，是返回错误，还是覆盖现有对象元素呢？在Java中，这时候链表结构就有意义了，单链表的头指针存在Hash桶的(hashCode索引下标)对应位置中，但此时检索的时间复杂度也变成了O(n)

Hash碰撞解决方法