【面试题】HashMap如何解决hash碰撞的问题？

最新推荐文章于 2024-08-16 10:32:17 发布
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HashMap在遇到哈希碰撞时，采用链表存储冲突的键值对，当链表过长（超过8个节点）且数组容量足够时，会转换为红黑树以降低查询复杂度至O(logn)。转为红黑树的阈值基于概率学的泊松分布。在查找值时，通过寻址算法定位到数组下标，再遍历链表或红黑树寻找目标键值。

hash冲突问题解决方案：链表O(n)+红黑树O(logn)

正常一个位置放一对key-value，冲突后存放两对或多对key-value

[<>]数组中这个位置会挂一个链表。

上面为本问题最简单的回答。

继续问：这种挂链表的方式假设链表很长，会导致便利链表性能较差，达到时间复杂度O(n)

做了个优化：

如果链表长度达到一定长度后，链表会转化为红黑树。使用红黑树的好处是，当遍历红黑树的时候，时间复杂度变为O(logn)，性能较高

要答出两点：

（1）出现hash冲突的时候，会在这个位置上挂一个链表，在遍历时，时间复杂度是O(n)

（2）当链表长度到达一定长度后，会将链表转化为红黑树，时间复杂度O(logn)，性能更高

 

1.链表在多长的时候会转红黑树，为啥在这个长度转红黑树？

当链表长度超过8，并且经过扩容后当前数组长度大于64，会将链表转化为红黑树

而当HashMap的红黑树的元素小于等于6时重新转化为链表结构

为什么会在8转为红黑树，可以看一下代码的注释，注释上说了作者是根据概率学的角度来决定的，因为根据统计，一个桶位置上的节点数目的分布式泊松分布，长度超过8的概率十分小，所以作者选用了8作为链表转为红黑树的阈值

2.为什么JDK1.8 HashMap选择红黑树而不是其他的树？

是因

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### 关于Java中HashMap的常见面试题及解答 #### 1. **什么是HashMap？其底层数据结构是什么？** HashMap 是基于哈希表的数据结构，允许存储键值对。它的核心工作原理是通过 `hashCode()` 方法计算键的哈希码，并将其映射到桶（bucket）的位置[^2]。 - 底层数据结构由数组和链表/红黑树组成，在 Java 8 中进行了优化，当某个桶中的节点数超过一定阈值（默认为 8），该桶会从链表转换为红黑树以提高查询效率。 #### 2. **为什么要在HashMap中重写`equals()`和`hashCode()`方法？** 为了确保自定义对象作为键时能够正常工作。如果两个对象相等，则它们的哈希码应该相同；反之则不一定成立。因此，`hashCode()` 和 `equals()` 的一致性对于 HashMap 正确运行至关重要[^1]。 以下是示例代码展示如何正确实现这两个方法： ```java class Student { private String id; private String name; @Override public int hashCode() { return Objects.hash(id, name); } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false; Student student = (Student) obj; return Objects.equals(id, student.id) && Objects.equals(name, student.name); } } ``` #### 3. **HashMap 如何处理冲突？** 当多个键被分配到同一个桶时会发生冲突。HashMap 使用拉链法解决冲突——即在同一桶中维护一个链表或红黑树来保存这些键值对。在 Java 8 及之后版本中，当链表长度达到指定阈值（默认为 8）时，链表会被替换为红黑树以提升性能[^2]。 #### 4. **HashMap 的初始容量和加载因子的作用是什么？** - **初始容量**：创建 HashMap 实例时设定的大小，默认为 16。 - **加载因子**：表示 HashMap 能够容纳多少比例的元素而不触发扩容操作，默认为 0.75。 实际容量等于 `initialCapacity * loadFactor`。一旦超出此范围，HashMap 将自动调整内部数组大小并重新分布所有条目。 模拟扩容过程如下所示： ```java public class HashMapResizeDemo { public static void main(String[] args) { // 初始容量4，负载因子0.75，阈值3 HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(4, 0.75f); map.put("A", 1); map.put("B", 2); map.put("C", 3); // 触发扩容 System.out.println("扩容后容量：" + map.size()); } } ``` #### 5. **遍历 HashMap 的方式有哪些？** 可以通过多种方式进行迭代访问： - KeySet 遍历 - EntrySet 遍历 - Values 遍历 具体实现可参见以下代码片段： ```java import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class HashMapTraversalExample { public static void main(String[] args) { Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("Alice", 90); map.put("Bob", 85); // KeySet 遍历 for (String key : map.keySet()) { System.out.println(key + ": " + map.get(key)); } // EntrySet 遍历 for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + "->" + entry.getValue()); } // Values 遍历 for (Integer value : map.values()) { System.out.println(value); } } } ``` #### 6. **HashMap 和 Hashtable 的主要区别是什么？** | 特性 | HashMap | Hashtable | |-------------------|-------------------------------------------|------------------------------------| | 线程安全性 | 不安全 | 安全 | | Null 键和值支持 | 支持 | 不支持 | | 性能 | 更高效 | 较低 | 更多细节可见参考资料[^4]。 --- ###
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