HashMap

本文深入解析HashMap的数据结构,包括其数组+链表的底层实现、数据容量调整机制、重构过程及hash算法。通过理解这些核心内容,可以帮助开发者更好地利用HashMap,并有效避免性能瓶颈。

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HashMap的数据结构

HashMap的底层数据结构为数组+链表,数组的元素类型为Entry,Entry本身是一个链表结构。在HashMap中可以看到如下的实例变量:
                   transient Entry[] table;

该变量即定义了HashMap的数据存储。


HashMap的数据容量

HashMap有一个经常被忽略的构造函数:

                  public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

参数initialCapacity定义数组table的长度,为2^initialCapacity;参数loadFactor定义装载因子,当HashMap.size()>=table.length*loadFactor时,table就会重构。initialCapacity的默认值为16,loadFactor的默认值为0.75,loadFactor越大,越节约内存,数组重组的概率越小,但hash冲突越高。


HashMap的重构

重构发生在HashMap.size()>=table.length*loadFactor时,得做两件事情:

      1、构建新数组,长度为原长度的2倍;

      2、对原数组中的元素重新逐个hash并存储到新数组中。


HashMap的hash算法

HashMap对key进行hash,然后将hash值和数组长度进行&运算,从而定位出数组table的下标i,在table[i]上存储的是链表Entry,遍历该链表,通过比较来判断该key是否存在。具体如下:

       1、计算key的hashcode,int h=key.hashCode();

       2、计算key在HashMap中的hashcode,int hm=hash(h);

           static int hash(int h) {
                 h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
                 return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
            }

       3、计算key的数组下标,int i=indexFor(hm);

           static int indexFor(int h, int length) {
                 return h & (length-1);
           }

       4、遍历链表table[i]判断key的存在性

            int hash = hash(key.hashCode());
            for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

                        //找到,存在

                 }

            }


总结:

要用好HashMap必须尽量避免数组重构和尽量减小hash冲突,但二者又是相互矛盾的,使用时得综合考虑,找到一个平衡点(loadFactor).

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