HashMap讲解

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实现与map接口，java中用于存储key-value键值对的数据。

在jdk1.7及之前版本的hashMap底层使用的是：Entry数组+链表

在jdk1.8及以后版本的hashMap底层使用的是：Node数组+链表+红黑树

重要成员变量

   DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; Hash表默认初始容量

   MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; 最大Hash表容量

   DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f；默认加载因子

  TREEIFY_THRESHOLD = 8；链表转红黑树阈值

  UNTREEIFY_THRESHOLD = 6；红黑树转链表阈值

  MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64；链表转红黑树时hash表最小容量阈值，达不

到优先扩容

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new HashMap<>()的时候不指定容量大小 默认是16，采用<< 位运算来设置容量大小；但是如果指定了容量是15这种，它底层会做一次修改，会改成比15大的，必须要是2的指数次幂的数，会变成16。

为什么容量要设置成2的指数次幂呢？

因为hashMap定位到数组index用的是&位运算:hashcode & (length-1)，这个&运算结果和算hashcode%length的取模运结果是一样的，但是&位运算效率高出10倍，因为&位运算是最接近机器语言运算的，所以效率非常高。这样也能保证计算出来的数组index能够均匀散列分布，减少哈希碰撞。

为什么要用hashcode & (length-1)计算，为什么是length-1？

因为结果和hashcode%length相同，还有如果是hashcode & length 假设长度是16，那么&出来的结果是0或16，这种就很容易导致散列不均匀，hash冲突。

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hashMap通过hashcode & (length-1)计算数组index，能够快速定位，所以时间复杂度是O(1),到那时获取值得时候，需要到链表去逐一去获取，所以获取值得时间复杂度是O(n)。

计算数组索引index的源码：

 hashMap的扩容加载因子：

有一个加载因子loadfactor，DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f；//默认加载因子

为什么载因子loadfactor是0.75呢？

这个不能太低，如果太低，会导致空间浪费啊，如果太高，那么会影响写入效率，扩容需要复制数据到另一个数组。这是基于空间与时间的折中考虑 （牛顿二项式 ）

当存放的数据超过75%的就会触发扩容，16*0.75=12的时候会触发。需要把

hashMap的put过程：

1、获取key的hashcode值，

2、根据hashcode & (length-1)计算出数组中所在的index下标，

3、判断index位置是否有元素，如果没有则直接存放，

4、如果index位置存在元素，则调用equals方法判断对象是否相同，若对象相同则替换原来的value，如果不同，则发生了hash碰撞，jdk1.7采用头部插入法，jdk1.8尾部插入，把新元素next指向链表中的元素，新元素存放数组中.

 hashMap的扩容：

在jdk1.7的时候，如果容量达到加载因子的大小的时候，会扩容，扩容大小是之前的2倍，满足2的指数次幂；然后调用transfer方法进行扩容，遍历原来的数组，循环遍历链表，根据hashcode重新计算新数组所在的index，然后采用头插法把链表数据写入新数组中。但是整个链表的顺序倒序了。

但是jdk1.7的扩容有个问题，单线程问题不大，但是多线程同时扩容操作的时候容易导致链表成环，导致put会出现死锁问题。

 在jdk1.8开始扩容代码都改了，调用resize方法扩容，定义了高低位头尾指针，loHead,loTail,HiHead,hiTail,for遍历旧数组根据index下标获取元素，判断元素的hashcode & 原数组大小位运算，如果元素是0则用低位指针，如果hashcode & 原数组大小结果是16, 用高位指针；那么就形成了一条高位链表一条低位链表，如果是低位链表，会把低位链表存放在index相同的新数组中，如果是高位链表，会存在index+旧数组长度的位置上。

这样就避免了1.7版本的链表环死锁问题。

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在jdk1.8的hashMap还引入了红黑树，红黑树查询时间复杂度O(logn)，链表转红黑树的条件：

1、数组容量必须>=64  （MIN_TREEIFY_CAPACITY ）的时候链表会转红黑树，否则有限扩容；

2、只有链表过长，阈值设置TREEIFY_THRESHOLD = 8，当链表长度大于8，会转红黑树。

为什么阈值设置TREEIFY_THRESHOLD = 8？

根据加载因子 0.75  和  泊松分布计算(exp(-0.5) * pow(0.5, k)，链表的大小达到8的概率很小。

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HashMap不是线程安全的，在多线程环境下会存在线程安全问题

jdk1.7，多线程并发扩容会存在链表环，导致死锁问题。

jdk1.8，多线程并发执行put操作的时候会发生数据覆盖的情况。（两个线程同时put操作，如果hashcode相同就会出现hash碰撞，然后写入链表的时候，可能会导致第二个线程覆盖第一个线程的数据）