HashMap超详解

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原创最新推荐文章于 2026-06-26 08:30:05 发布 339 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

HashMap之resize详解文章目录1. 导读2. HashMap为什么要扩容3. HashMap何时扩容3. 为什么是0.754. HashMap如何扩容5. JDK8对JDK7的优化 1. 导读上期分享了HashMap的key定位以及数据节点的设计, 本期就下面三个问题来分享下个人对于HashMap扩容的理解: .1 HashMap为什么要扩容? 何时扩容? .2 负载因子为什么是0.75? .3 HashMap如何扩... 阅读详情

内部数据结构

JDK1.8为例，内部使用数组+链表/红黑树的实现方式
学过数据结构的都知道拉链法构造哈希表，这就是通过拉链法构造的过程。
但是也有区别，当因哈希碰撞形成的链表长度超过8且数组大小超过64（包含64）时，会变成红黑树，提高查找的效率。
当红黑树节点小于6时，又会转化回链表。

数据插入原理

1.判断数组是否为空，若为空则初始化数组，否则，通过计算（n-1）&hash值得到存储的位置。
2.通过查看计算出的位置是否已经存在数据判定是否发生了hash冲突，如果没有，则存放节点，若有，则比较原本的key，如果相等，则覆盖并返回旧的值，如果不相等，则判定该节点是否是红黑树节点，如果是，则插入树，如果不是则插入链表，同时判定插入链表后是否长度超过了8，如果超过了则转换为红黑树。
3.当上述操作完成后再判断数组中节点数是否超过了阈值，如果超过则进行扩容。扩容操作为左移一位，即变两倍。

初始化设置

当调用无参构造方法时，HashMap会使用默认设置，默认大小为16，负载因子是0.75。
当调用有参构造方法时，如new HashMap(a)，则大小为>=a的2的整数次幂。
具体计算方式为
int n=a-1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n<0)?1:(n>=MAXIMUM_CAPACITY)?MAXIMUM_CAPACITY:n+1;
这样可能有点抽象，通俗的说就是
将这个数二进制右移，并与自身异或，将第一个1不断右移，即所有位全部变成1后再加1，即得到了第一位是1，后面全是0的二进制数，这样的数就是2的整数次幂。

HashMap中的哈希函数

哈希函数先拿到key的hashcode（Java所有类都继承了Object类，hashcode默认情况下是它的内存地址，为32位的int值），然后将hashcode的前16位与后16位进行异或。又称扰动函数。
如此设计的原因：可以减少哈希碰撞发生次数，位运算效率比较高。
详细解释：上面提到，散列值是一个32位的int类型数，映射空间过于庞大，大约有40亿，内存不可能存放，并且如果采用常见的取模哈希函数，效率很低。因此使用n-1&hashcode的方法来进行计算，可以把第一个非0高位1后面的所有数截取出来，从而提高了效率。
但是若只是采用这种方式得到的存放位置，碰撞现象是很容易出现的，就算不出现，也会造成入碎片状的内存，因此需要扰动函数。
通过将前后16位进行异或，可以让前后信息都存在，从而更容易将数与数之间区分开。

HashMap的优化

1.扰动函数只进行1次。（实际证明，1次就够了）
2.加入了红黑树，链表长度超过8且数组长度超过64时会转化为红黑树，红黑树节点少于6时则会转换为链表。（降低复杂度）
3.链表的插入方式从头插法改为了尾插法。（头插法容易在多线程环境形成环，扩容情况下链表反转）
4.改为先插入再扩容。（提高效率）
5.不再需要重hash就可以确认位置。（提高效率）

是否支持同步

不支持同步。若要支持同步，可以使用synchronizedMap方法，Hashtable和ConcurrentHashMap来替代HashMap。
Hashtable简单使用的synchronized锁，效率很低，同时也不支持空值，而HashMap支持Null。
而synchronizedMap方法使用对象锁。
ConcurrentHashMap的话1.7以前使用的是分段锁，提高并发量，1.8后使用加入了synchronized和CAS（compare and swap）。
所谓分段锁就是将数据分段，彼此互不影响，具体实现即将成员变量用volatile修饰（补充：volatile两个作用，一是保证变量透明，二是防止指令重排，所谓变量透明即每次访问这个变量时要从主存读取，不能从内存读取，防止多线程操作下数据不一致的问题。）然后使用CAS和synchronized实现赋值（CAS简单说就是将预期值和实际值比较若相同则直接进行交换，无需再次从主存访问）。