HashMap 面试问题

1.HashMap用什么数据结构实现的？

1.7是数组+链表
1.8是数组+链表,当链表的长度大于8的时候，链表转化成红黑树

2.HashMap初始化传入的容量参数的值就是HashMap实际分配的空间么？

不是。那是什么呢？是比传入容量参数值大的最小的2的n次方，比如传入6，实际分配8。看下计算容量的源码。虽然这里源码计算的值只是threshold，而没有代码说明它是实际值，但本文最后的源码可以说明它就是实际值。
看到这个这个tableSizeFor方法,那么规则的1、2、4、8、16，是不是有点蒙。算法长成这样，是画画么？先了解下基础知识，一个整形由4个字节构成，那它转为二进制应该是32(4*8)位。但这是有符号的，其实正数和负数各占一半，也就是说各有2的31次方，最高位是符号位。我们这里是无符号操作就不用管这个符号了。上面的无符号右移16位就可以覆盖32位，16就是这么来的。其实这5个>>>(无符号右移)是为了把cap-1的最高二进制位及其后面的位都置成1。
最高二进制位是什么意思呢？ 一个整形转为二进制后，最左边的那位一定是1，前面补的0不能算哈，这个最左的1就是最高二进制位。
按上面的算法，第一次无符号右移1位再和原二进制按位或，至少把最左边和次最左边的两个位置为1了吧。那第二次再只移一位就没意义了，因为前两位都是1了，不需计算了，所以第二次是右移2位，这样就有4个1了。同理4位变8位，8位变16位，最后16位变32位，实际是只有31位（最前的是符号位）。这样就把cap-1变为一个从其二进制形式的最高位到0位全为1的二进制数了，而这个二进制数正好是比cap-1大一点的那个2的n次方的数-1（如2的3次方减1就是1000-1=0111=7）。
最后一行再+1就是2的n次方了(7+1=8=2的3次方).而第一行的n=cap-1,这也就是防止传入参数就是2的n次的情况（如8的二进制是1000），再把这个最高二进制位的后面都置成1，最后再加1就变成16了。这就不是与传入参数最接近的2的n次方了。
这里也就回答了为什么map.length是2的n次方了，后面扩容的机制会证明它总是保持着2的n次方。

3.HashMap扩容机制是什么，什么时候扩，每次扩多少？

当超过临界值的时候开始扩充，扩容因子是0.75，当前长度达到总长度*0.75时候，就开始去扩容，每次扩容2倍

4.加载因子为什么是 0.75？

那加载因子为什么是 0.75 而不是 0.5 或者 1.0 呢？
首先如果加载因子比较大，那么扩容发生的频率就比较低，浪费的空间比较小，不过发生hash冲突的几率就比较大，比如加载因子是1的时候，如果hashmap长度为128，那么可能hashmap的实际存储元素数量在64至128之间的时间段比较多，而这个时间段发生hash冲突就比较大，造成数组中其中一条链表较长，就会影响性能。

而当加载因子值比较小的时候，扩容的频率就会变高，因此会占用更多的空间，但是元素的存储就比较稀疏，发生哈希冲突的可能性就比较小，因此操作性能会比较高，比如设置成0.5，同样128长度的hashmap，当数量达到65的时候就会触发hashmap的扩容，扩容后长度为256，256里面只存储了65个似乎有点浪费了。

所以综合了以上情况就取了一个 0.5 到 1.0 的平均数 0.75 作为加载因子

5.那么如何减少哈希冲突呢？

那么需要key对应的存储位置index尽可能的不同。

首先调用hash函数，将key的hashCode值的低16位于高16位进行异或运算，充分的使用hashCode的32个二进制数据进行运算（int是4个字节），得到变量hash。

然后执行位运算hash&（table.length-1），由于数组长度是16，那么table.length-1是15，二进制表示：1111。我们思考这样的一个问题，当数组是16时，hash变量与的是1111，最后会得到hash变量最低4位的值，其范围是0~15。当数组是15时，hash变量与的是1110，那么不管hash变量的最低1位是0或1，得到的值都是0。也就是说，1010，1011与上1110都是1010，两个不同的hash变量有得到同一个存储位置index的可能，这样会更大概率出现哈希冲突。因此，HashMap在设计数组的初始长度为16，数组的扩容也是乘以2。

小结：hash函数利用key的hashCode的高16位和低16位的异或运算，减少了哈希冲突。设计数组长度是16，在执行hash&（table.length-1）运算时，减少了哈希冲突。减少了哈希冲突，充分利用数组空间，HashMap的查询，插入和删除操作会更高效。

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