0.5、HashMap 的一些基础知识

最新推荐文章于 2025-04-17 14:27:13 发布

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本文深入剖析HashMap的实现原理，包括其数组、链表、红黑树的结构，以及扩容、加载因子、散列函数等核心概念。

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前言

体能状态先于精神状态，习惯先于决心，聚焦先于喜好。

磨刀不误砍柴工

HashMap 的源码是一定要看的，你应该对它在Java 界的地位有所了解，否则你应该不会有兴趣看到我的这篇文章。
本文将就 HashMap 源码阅读前的一些基础知识进行介绍，并且，作为真正进入源码的思路大纲。

标兵就位

哈希表（散列表）

哈希表（Hash table，也叫散列表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。
哈希表的实现方式有很多种，Java 中的 HashMap 就是基于哈希表这种数据结构。
hashCode()就是hashMap 中的初步的散列函数-HashMap对这个函数进行了进一步的封装。

HashMap 的实现是数组+链表+红黑树

在 jdk 1.7 及以前，HashMap 的实现是：数组+链表。
从 jdk1.8 开始，HashMap的实现是：数组+链表+红黑树，并且，当满足一定条件时，为了提高搜索效率，链表会被转化为红黑树，当满足一定条件时，红黑树也会被转化回链表。
初始化的HashMap 只有一个数组，只有在两个不同的键值对的hash值相同时，即定位到同一个数组位置时，才会产生链表，在链表长度变化时才会在红黑树进行转化。

注意区分数组长度、链表长度、已含元素数量、红黑树节点数量

本条需要对基础概念的了解，建议阅读完本文后再次阅读。
HashMap 是基于数组的，这里数组长度就是数组长度，不管数组是否存满了节点。
链表长度是指，数组的每一位可以连接一个链表，从数组节点算起到链表最后一个节点的长度。
已含元素数量，是指HashMap 对象的数组中的节点数量加上非数组部分的节点数量的和。
红黑树节点数量，指链表转化为红黑树后，该红黑树从数组中的一个节点和该节点连接的红黑树的节点的数量之和。

键值对被内部封装为 Node < K,V>节点

尽管从外围看，你是以键值对保存数据的，但是在 HashMap 的具体实现上，每一个键值对会被封装到一个 Node 节点里。
Node 表示内部类。
此外，Java提供了不止一种 Node 节点，因为不同场景下Node节点需要附带不同的额外信息，比如hash值，上一个节点等等。
比如链表中的节点是 HashMap.Node<K.V> (这里 Node 是 HashMap 内部类)
而在红黑树中的节点是 HashMap.TreeNode<K,V> (这里 TreeNode 是HashMap内部类)

在这里插入图片描述

数组初始长度为16（1<<4）

默认初始化的工作并不是在对象实例化时完成的，而是在你向HashMap对象放入第一个键值对时。
HashMap 默认初始化只有一个 Node< K,V>类型数组，尚不包含链表。
如果你不通过构造方法指定数组初始长度的话，那么默认的数组长度是16，即1<<4。

链表转化为红黑树的两个必要条件

jdk1.7 不存在红黑树。
jdk1.8开始，链表有可能被转化为红黑树，需满足两个条件：
条件1：该链表节点数增加到8
条件2：数组长度大于64
源码的逻辑是，如果满足条件一，但是不满足条件2，那么会引起扩容，扩容会引起重 hash

加载因子和扩容条件

加载因子是一个小数，默认是 0.75
数组长度 * 加载因子乘积结果会被 HashMap 对象保存为一个变量，作为下一次扩容的标准——扩容阈值 threshold。
比如数组长度是 16，加载因子是 0.75，那么当map中包含元素数量大于
16 * 0.75=12时，就会引起数组扩容。