理解HashMap的几个关键点

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原创最新推荐文章于 2026-03-27 13:54:23 发布 438 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

[kriging](一)网上下载的kriging克里金的C++程序的初步调试笔者在网上下载了一份克里金的C++程序，水平有限，正在逐步地调试中。初步克里金法现在在许多软件都已经有集成了，据笔者所知： arcgis ：看过有的arcgis培训视频里面简略介绍了里面的插值方法，有克里金。 surfer ：笔者用过这个，效果很好。 gocad ：听说有 landmark &jason ：研究生时候用的专业的石油物探软件，里面有克里金法，万恶的开始。 pykrig... 阅读详情

什么是HashMap？

HashMap是一个散列表，存储的内容为键值对的映射（key-value），由于key存放在Set集合中，意味着key值不允许重复，但是key和value都允许为null。HashMap继承AbstractMap抽象类，实现了Map、Cloneable、Serializable接口，允许克隆和序列化。另外，HashMap是非线性安全的，键值对的映射也不是有序的。

HashMap的工作原理？

我们在使用HashMap的时候，最常用的就是get(key)和put(key,value)方法，分别是插入或者取出键值对。而这两个方法的实现并不简单。首先我们需要知道，在HashMap类中，有一个静态内部类Entry，这个类才是真正存放key和value的地方，HashMap有一个成员属性Entry<K,V>[] table 就是用于存放Entry。get和put方法就是通过hashCode()方法求出key值的hashCode，再根据hashCode将键值对存放到table中。我们再深入看看Entry类的成员属性，会发现有一个Entry<K,V> next属性，这就意味着Entry实际上是一个单链表！为什么需要设计为单链表？我们再看下文分析。

当两个对象的hashCode相同怎么办？

好了，现在就可以解决为什么Entry要设计为单链表，就是用于解决hashCode冲突问题！这里，我先提出一个关键点：HashMap是通过hashCode()方法找出我们bucket（也就是table数组中的位置），而equals()是用于从Entry链中找到我们的key值。很多时候都会混淆这两个方法，误以为就是通过hashCode()确定我们存放的key-value。如果我们将两个key的hashCode值相同的对象放进HashMap时，这时候，就先确定hashCode对应的table下标，然后调用equals()方法对两个hashCode相同的key值进行比较（也就是比较它们的内存地址是否相等），如果相等，用新的value替换旧的value，如果不相等，则将新的key-value插到Entry链的头部，之所以插到头部，是为了避免插到尾部而遍历链表导致额外的o(n)时间复杂度。取出key-value的原理也是差不多，确认hashCode后，从Entry链的头部遍历到尾部，逐个用equals()比较，找到对应的key-value。

如何有效地减少冲突？

通常，我们建议使用String和其他包装类作为key更好。原因是String类声明为final，是不可变的，同时，String类重写了hashCode()方法和equals()方法，包装类也类似。如果存放的key对象经常改变，就会增大冲突的概率，又或者我们设计的hashCode()方法和equals()方法不合理，也会导致冲突概率增加。

额外提醒一下Java中对于hashCode和equals()是这样定义的：如果两个对象满足x.equals(y)==true，那么它们的hashCode也应该相等。同时对于equals()方法的设计应该遵循必须满足自反性（x.equals(x)必须返回true）、对称性（x.equals(y)返回true时，y.equals(x)也必须返回true）、传递性（x.equals(y)和y.equals(z)都返回true时，x.equals(z)也必须返回true）和一致性（当x和y引用的对象信息没有被修改时，多次调用x.equals(y)应该得到同样的返回值），而且对于任何非null值的引用x，x.equals(null)必须返回false。

如何设计HashMap的容量

关于HashMap的容量有几个关键的属性：①负载因子（loadFactor）：默认值为0.75，也就是当容量达到75%时，和其他集合类一样需要进行扩容，HashMap每次扩容一倍。②初始容量（initialCapacity）：创建HashMap的初始容量大小，默认值为16。③阈值（threshold）：当容量大小达到该值即进行扩容，其中threshold=loadFactor*initialCapacity。当HashMap大小超过负载因子的大小，就会调用rehash()方法，对所有Entry重新计算hashCode值，这个代价是有非常高的！所以，合理地设计负载因子和初始容量很关键，一般来说，当负载因子较大时，rehash的可能性就会降低，占用的内存空间也会减少，但是每一条Entry链的大小就会增加，导致搜索时间变长，以时间换空间；反之，即以空间换时间，具体还需要根据实际情况而设定。

为什么说HashMap是非线性安全的？

我们对HashMap进行rehash()，原Entry链逆序，1->2->3就会变成3->2->1，当两个或以上的线程同时对HashMap实例进行rehash时，就有可能出现1->2->3->4死锁情况。详细可以阅读这篇博客。

以上的分析其实都是基于JDK 1.7之前的版本，在JDK 1.8之后，HashMap的变化还是挺大的，这里简单分析一下两个版本的HashMap有哪些不一样，具体可自行Baidu，Google。

我们知道JDK 1.7中，HashMap是采用数组+链表的方式存储键值对，当冲突比较多的时候，由于链表的遍历时间复杂度为o(n)，势必会大大影响get()方法的性能，所以，JDK 1.8采用数组+链表+红黑树来存储键值对。具体为，当某一条链大小超过8，将会转换为红黑树，红黑树的查找时间复杂度是o(logn)，得到较大的优化。而且，Entry类改名为Node，也就是改为树节点了。

关于HashMap与HashTable、ConcurrentHashMap的区别（简单分析）

①HashMap与HashTable
相比于HashMap，HashTable是线程安全的，使用了Synchronize关键字进行控制，同时HashTable不仅实现了Map接口，还继承了Dictionary类，而Dictionary依赖于Enumeration接口，使得HashTable不仅可以使用迭代器遍历，也可以通过Enumeration遍历。HashTable不允许key=null和value=null；
②HashMap与ConcurrentHashMap
为了保证线程安全，而又不至于像HashTable使用重量锁Synchronize，ConcurrentHashMap采用了分段锁技术。ConcurrentHashMap实际上是一个Segment数组，每一个Segment通过继承ReentrantLock进行加锁，这样就保证了在多线程下，每个线程只对自己访问的Segment加锁，而不影响其他线程对其他Segment的操作，相比HashTable性能更优越。每个Segment其实和HashMap的结构有点相似，JDK 1.7之前采用数组+链表，JDK1.8采用数组+链表+红黑树，与HashMap有所不同的是，为了保证并发安全，Node<K,V>中对于V和next都声明为volatile。详细可阅读Java7/8 中的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 全解析
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