Java HashMap 面试题(一)

HashMap 面试题(一)

3.3 面试题-说一下HashMap的实现原理?

HashMap的数据结构: 底层使用hash表数据结构,即数组和链表或红黑树

  1. 当我们往HashMap中put元素时,利用key的hashCode重新hash计算出当前对象的元素在数组中的下标

  2. 存储时,如果出现hash值相同的key,此时有两种情况。

a. 如果key相同,则覆盖原始值;

b. 如果key不同(出现冲突),则将当前的key-value放入链表或红黑树中

  1. 获取时,直接找到hash值对应的下标,在进一步判断key是否相同,从而找到对应值。

在这里插入图片描述

面试官追问:HashMap的jdk1.7和jdk1.8有什么区别

  • JDK1.8之前采用的是拉链法。拉链法:将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组,数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突,则将冲突的值加到链表中即可。

  • jdk1.8在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8) 时并且数组长度达到64时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。扩容 resize( ) 时,红黑树拆分成的树的结点数小于等于临界值6个,则退化成链表

面试题-HashMap的put方法的具体流程

hashMap常见属性

在这里插入图片描述

源码分析

在这里插入图片描述

  • HashMap是懒惰加载,在创建对象时并没有初始化数组

  • 在无参的构造函数中,设置了默认的加载因子是0.75

添加数据流程图
在这里插入图片描述

具体的源码:

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    //判断数组是否未初始化
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        //如果未初始化,调用resize方法 进行初始化
        n = (tab = resize()).length;
    //通过 & 运算求出该数据(key)的数组下标并判断该下标位置是否有数据
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        //如果没有,直接将数据放在该下标位置
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    //该数组下标有数据的情况
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        //判断该位置数据的key和新来的数据是否一样
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            //如果一样,证明为修改操作,该节点的数据赋值给e,后边会用到
            e = p;
        //判断是不是红黑树
        else if (p instanceof TreeNode)
            //如果是红黑树的话,进行红黑树的操作
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        //新数据和当前数组既不相同,也不是红黑树节点,证明是链表
        else {
            //遍历链表
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                //判断next节点,如果为空的话,证明遍历到链表尾部了
                if ((e = p.next) == null) {
                    //把新值放入链表尾部
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //因为新插入了一条数据,所以判断链表长度是不是大于等于8
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        //如果是,进行转换红黑树操作
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                //判断链表当中有数据相同的值,如果一样,证明为修改操作
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                //把下一个节点赋值为当前节点
                p = e;
            }
        }
        //判断e是否为空(e值为修改操作存放原数据的变量)
        if (e != null) { // existing mapping for key
            //不为空的话证明是修改操作,取出老值
            V oldValue = e.value;
            //一定会执行  onlyIfAbsent传进来的是false
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                //将新值赋值当前节点
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            //返回老值
            return oldValue;
        }
    }
    //计数器,计算当前节点的修改次数
    ++modCount;
    //当前数组中的数据数量如果大于扩容阈值
    if (++size > threshold)
        //进行扩容操作
        resize();
    //空方法
    afterNodeInsertion(evict);
    //添加操作时 返回空值
    return null;
}
  1. 判断键值对数组table是否为空或为null,否则执行resize()进行扩容(初始化)

  2. 根据键值key计算hash值得到数组索引

  3. 判断table[i]==null,条件成立,直接新建节点添加

  4. 如果table[i]==null ,不成立

    4.1 判断table[i]的首个元素是否和key一样,如果相同直接覆盖value

    4.2 判断table[i] 是否为treeNode,即table[i] 是否是红黑树,如果是红黑树,则直接在树中插入键值对

    4.3 遍历table[i],链表的尾部插入数据,然后判断链表长度是否大于8,大于8的话把链表转换为红黑树,在红黑树中执行插入操 作,遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value

  5. 插入成功后,判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold(数组长度*0.75),如果超过,进行扩容。

大家好,我是xwhking,一名技术爱好者,目前正在全力学习 Java,前端也会一点,如果你有任何疑问请你评论,或者可以加我QQ(2837468248)说明来意!希望能够与你共同进步

### Java HashMap 面试题及其详细解答 #### 什么是 HashMap? `HashMap` 是基于哈希表实现的键值对映射容器,允许存储 `null` 键和多个 `null` 值。内部通过数组加链表/红黑树的数据结构来存储数据[^2]。 #### HashMap 的工作原理是什么? 当向 `HashMap` 插入元素时,会先计算该元素键的哈希码(hashCode),再根据此哈希码决定存放在哪个桶(bucket)里。如果发生碰撞,则采用拉链法解决冲突——即同个桶内形成单向链表或红黑树保存多个节点。随着不断插入新条目,旦达到定阈值就会触发扩容操作并重新散列所有项到更大的底层数组中去[^4]。 #### 默认情况下,HashMap 的初始容量是多少,默认加载因子又是多少呢? 对于 `HashMap` 来说,默认初始化容量为16 (2^n),而默认负载因子则设定为了0.75f。这意味着每当已占用空间超过总容量的四分之三时便会自动扩大倍容量以容纳更多元素。 #### 如何保证 HashMap 中 key-value 对唯性? 由于 `HashMap` 使用的是哈希函数来定位元素所在位置,因此只要两个对象经过相同哈希算法得到的结果致就认为它们相等;另外还需要重写 equals 方法来进行最终确认。只有当 hashCode() 返回相同的整数,并且 keys 经过 equals(Object obj) 判断也返回 true 才能真正认定二者完全样。 #### 并发环境下如何安全访问 HashMap? 普通的 `HashMap` 不适合多线程场景应用,因为这可能导致数据不致性等问题。为此可以考虑使用 `Collections.synchronizedMap()` 或者直接选用更优的选择如 `ConcurrentHashMap` 这样的线程安全版本替代品[^1]。 #### ConcurrentHashMap 和 Hashtable 主要区别有哪些? 虽然两者都是线程安全的地图(Map)接口的具体实现形式之,但是前者性能更好些: - **锁机制差异**: `Hashtable` 整体上施加了把大锁(`synchronize`)保护整个表格免受并发修改影响;相比之下,`ConcurrentHashMap` 在 JDK 1.7 版本之前采取了更为精细的设计方案—分割锁定(Segment Locking), 即仅需给定部分区域加锁即可完成相应更新动作而不必阻塞其他读取请求。到了 JDK 1.8 及以后更是引入 CAS 操作配合少量必要场合下的显式同步控制进步提升了效率。 - **Null 支持情况**: `Hashtable` 完全不允许任何 null 输入作为key/value 存储其中;然而 `ConcurrentHashMap` 允许多个 null value 出现却拒绝接受带有 null 参数的 put 请求。
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