HashMap 底层数据结构和扩容机制面试连珠炮

HashMap 底层数据结构说一下？

HashMap底层数据结构为数组+红黑树，使用数组的原因是数组支持随机访问，可以实现O(1)的时间复杂度查询，在存储键值对时，会把键通过哈希函数映射到数组的下标索引，但是，哈希函数可能产生哈希冲突，即两个不同的键值对映射到同一个数组下标索引，HashMap底层采用链地址法来解决哈希冲突，但是链地址法有一个缺点，就是当发生哈希冲突的数据越来越多，一条链上的数据越来越长，而链表的查询效率时O(n)的时间复杂度，这样会降低查询效率，为了避免链表过长而降低查询效率，HashMap底层采用了红黑树的数据结构，但链表的长度超过8且数组的大小超过64时，就会把该链表转为红黑树，而红黑树的查询效率为O(logn)

为什么用红黑树呢？用平衡二叉树不可以吗？

平衡二叉树，又叫AVL树，虽然查询效率也很快，但是AVL树要遵循十分严格的平衡条件，即左右子树的高度差不超过1，为了达到这样的平衡条件，在添加或者删除树的节点是，需要经过多次左旋或右旋操作才能复衡。而红黑树没有严格遵守这样的平衡条件。

解决哈希冲突的方法?

1. 链地址法：将每一个索引位置当作一条链表，发生哈希冲突的键值对会被放在同一个索引位置的链表上，查询的时候先通过哈希函数映射到数组索引下标，然后在链表上查询。
2. 开放地址法：存储一个键值对时，如果发生了哈希冲突，会基于冲突的这个索引位置往后面遍历，如果没有元素，就把当前按的键值对放在这个索引位置，查询时，首先把键经过哈希函数映射到数组下标索引，然后比较该位置的key是否与当前要查询的key相等，如果相等就查询到，如果不相等，就往后遍历查询。

简单描述下 put 的流程？

HashMap map = new HashMap<>();
map.put("1",1);

以这句代码为例，调用put方法，put方法的源码如下:

public V put(K key, V value) {
	return putVal(hash(key), key, value, false, true);
 }

底层实际调用的是putVal方法，该方法的声明如下:

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict)

putVal的形参和实参如下：

形参	实参
hash	hash(key)
key	key
value	value
onlyIfAbsent	false
evict	true

hash函数是一个计算key哈希值的函数，参数是key，返回int类型的hash值，其源码如下:

static final int hash(Object key) {
    int h;
	return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

key 如果为null，哈希值就为0，这里说明HashMap是可以接受key为null，从而说明HashSet也可以接收key为null，因为HashSet就是HashMap去掉value那一半。