理解hashmap底层代码

标题原理

理解HashMap的底层代码需要分解其主要组件和流程，以下是对HashMap在Java 8及更高版本中实现的一些关键部分的详细解释：

• 内部存储结构
  HashMap的核心是一个Node<K,V>[] table数组，其中Node是HashMap的内部类，用于存储键值对。Node类包含四个字段：hash（散列值）、key（键）、value（值）和next（指向链表中下一个元素的指针）。
• 散列函数
  HashMap使用键的hashCode()方法来计算散列值，然后通过位与运算（&）将散列值映射到数组索引上。这是因为数组的大小通常是2的幂，这样可以利用位运算来替代取模运算，提高性能。
• 插入操作 (put())
  当向HashMap中插入一个新的键值对时，HashMap会计算键的散列值，然后使用该散列值找到数组中的位置。如果该位置为空，直接插入；如果有元素存在，会检查是否有散列冲突。如果散列冲突发生，HashMap会将新元素添加到链表的末尾。
• 链表与红黑树
  在Java 8中，当链表的长度达到8时，链表会转换成红黑树以提高查找效率。同样，当链表长度减小到6时，红黑树会转换回链表。这种转换是HashMap在内部自动完成的，用户无需关心。
• 动态扩容
  HashMap具有动态扩容的能力，当元素数量超过数组大小与负载因子的乘积时，HashMap会自动扩容，通常数组大小会翻倍，然后重新散列所有元素。这个过程称为“rehashing”。
• 负载因子
  负载因子是HashMap的一个参数，它决定了何时进行扩容。默认的负载因子是0.75，这意味着当HashMap的填充率达到75%时，就会触发扩容。
• 获取操作 (get())
  get()方法使用与put()方法相同的散列算法来定位键值对。如果找到了匹配的键，就返回对应的值；如果没有找到，返回null。
• 删除操作 (remove())
  remove()方法类似于get()，首先定位键值对，然后从链表或红黑树中移除该元素。如果链表中只有一个元素，直接删除；如果有多个元素，需要遍历链表直到找到目标元素。
• 线程安全性
  HashMap不是线程安全的。如果多个线程同时访问HashMap，可能会导致数据不一致。如果需要线程安全，可以使用Collections.synchronizedMap()或ConcurrentHashMap。

理解HashMap的底层代码需要逐步跟踪其核心方法如put()、get()和remove()的实现细节，关注散列计算、链表和红黑树的转换、以及动态扩容的机制。通过阅读和分析源代码，可以深入理解HashMap的工作原理和性能特点。

hashMap 中hashCode()和 equals()方法的使用

HashMap在Java中是一种基于哈希表的数据结构，它依赖于对象的hashCode()和equals()方法来正确地存储和检索数据。HashMap的高效性很大程度上取决于这两个方法的正确实现。下面详细解释它们之间的关系：

• hashCode()方法:
  hashCode()方法返回一个整数，这个整数被称为对象的哈希码。
  在HashMap中，当你添加一个键值对时，HashMap会调用键对象的hashCode()方法来计算一个哈希值，这个哈希值用于确定键值对在内部数组中的位置。
  如果两个对象的hashCode()返回相同的值，这并不意味着这两个对象相等，但是，如果equals()方法返回true，则它们的hashCode()必须返回相同的结果。
• equals()方法:
  equals()方法用于比较两个对象是否相等。
  当HashMap需要确定两个键是否相等时，它会调用equals()方法。
  如果两个键的equals()方法返回true，那么HashMap认为这两个键代表同一个键，因此它们应该映射到同一个值。
• 一致性原则:
  对于HashMap而言，hashCode()和equals()方法的一致性是非常重要的。这意味着，如果两个对象相等（即equals()返回true），那么它们的hashCode()必须返回相同的值。
  反过来，如果hashCode()返回相同的值，equals()不一定返回true，因为哈希碰撞是可能发生的，即不同的对象可能有相同的哈希码。
  重写指导原则:
  当你重写一个类的equals()方法时，你也应该重写hashCode()方法，以确保一致性。
  通常情况下，hashCode()和equals()方法应该基于对象的那些用来判断相等性的属性来实现。
• 性能影响:
  如果hashCode()方法设计得不好，比如返回常量或者相似的对象返回不同的哈希值，这会导致HashMap的性能下降，因为这会增加链表的长度，降低查找效率。
  同样，如果equals()方法执行效率低，也会影响HashMap的整体性能，因为它在查找过程中会被频繁调用。
  综上所述，HashMap的正确性和性能在很大程度上依赖于键对象的hashCode()和equals()方法的正确实现。如果这些方法没有按照上述规则实现，HashMap的行为可能会出乎意料，甚至导致严重的性能问题。