HashMap学习总结_csrhash-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/csrxyr/article/details/90637230

本文主要介绍了HashMap、HashTable和ConcurrentHashMap类。HashMap由数组、链表和红黑树构成，线程不安全，存储和查找效率高；HashTable是线程安全类，但已过时，效率低；ConcurrentHashMap是常用的键值对并发容器，锁粒度小，性能较好。还介绍了它们的数据结构、重要参数等信息。

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一、HashMap类

数据结构：由数组、链表和红黑树（JDK1.8开始）构成；
存储和查找效率很高，但是是线程不安全的类，不适用于并发环境中。若想在高并发的情况下使用，可以使用Collections.syncronizedMap()来进行包装，或使用HashTable类、ConcurrentHashMap类；（在JDK1.7及以上版本，建议使用ConcurrentHashMap）
当链表长度大于8是，会生成红黑树，相对于只使用链表的结构，有更高的读写效率；
重要的参数值：
- 初始容量是16；
- 默认的加载因子（loadFactor）是0.75，加载因子的设置是在权衡时间和空间基础上进行设置的；该值可以大于1，在时间需求高的情况下可以，设置更小的填充因子；在空间需求高而时间需求不高的情况下，设置更大的填充因子；
- 扩容因子是2，当capacity需要被扩容时，容量翻倍；

HashMap的容量：一定是2的n次方，当输入的值不是2的n次方的时候，会通过tableSizeFor方法，获得比输入值大的2的n次方；

    /**
     * Returns a power of two size for the given target capacity.
     */
    static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 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;
    }

Hash算法：取key的hashCode值、高位运算、取模运算
不管增加、删除、查找键值对，定位到哈希桶数组的位置都是很关键的第一步。
我们的目的是希望HashMap里面的元素位置尽量分布均匀些，尽量使得每个位置上的元素数量只有一个，那么当我们用hash算法求得这个位置的时候，马上就可以知道对应位置的元素就是我们要的，不用遍历链表，大大优化了查询的效率。HashMap定位数组索引位置，直接决定了hash方法的离散性能
```
//方法一：
static final int hash(Object key) {   //jdk1.8 & jdk1.7
     int h;
     // h = key.hashCode() 为第一步 取hashCode值
     // h ^ (h >>> 16)  为第二步 高位参与运算
     return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
//方法二：
static int indexFor(int h, int length) {  
//jdk1.7的源码，jdk1.8没有这个方法，但是实现原理一样的
     return h & (length-1);  //第三步 取模运算
}
```
HashMap的容量是2的N次方，当length总是2的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。
在JDK1.8的实现中，优化了高位运算的算法，通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在数组table的length比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销。

学习参考：https://tech.meituan.com/2016/06/24/java-hashmap.html

二、HashTable类

学习HashMap就不得不同时对比一下HashTable类（虽然该类已经过时了）

HashTable类是一个线程安全的类，每个方法都实现了syncronized同步，因此多个线程对于该类的访问是串行化的。特别是HashTable中键值对超过了一定的数量时，执行效率会非常低。
数据结构：由数组和链表构成；
重要的参数值：
- 初始容量是13；
- 默认的加载因子（loadFactor）是0.75与HashMap一样；
- 默认扩容是原来容量的两倍加1；
与HashMap不同的是HashTable不可以接受null值（HashMap可以接受一个key为空，多个值为空）；