hashMap

HashMap的数据结构是什么？

hashmap在Java8以后使用的是数组+链表+红黑树实现的。当插入一个数据时，会使用键的hash值经过扰动函数计算后与数组长度-1进行&运算，得到数据在数组的中的位置。如果该位置上已经有数据，则在下面形成链表，当链表长度超过8且数组长度超过64则链表变为红黑树。

HashMap是怎么扩容的？

容量变化：当存储内容超过数组长度*负载因子时发生扩容，默认长度为16，负载因子为0.75，即超过12个进行扩容，并且扩容的后的长度为2的次幂，如16扩容后为32。
变化过程：

1. 创建新的数组：容量扩大为原容量的2倍（如16→32），保持2的幂次特性
2. 重新计算位置
3. 元素迁移：
   java7使用头插法，可能导致链表倒置和并发环形链表问题。
   java8使用尾插法，并根据哈希值高位将链表拆分为“低位链表”和“高位链表”，分别迁移到新数组的原位置和“原位置+旧容量”位置。若链表长度超过8且数组长度≥64，链表转为红黑树以提升查询效率

为什么扩容为2的次幂？

扩容为2的次幂的主要为了方便计算位置。正常计算应当是使用hash值与长度n进行取模运算，但是当长度n为2的次幂时，使用hash值与(n-1)进行&运算结果一样且效率更高。另外还可以避免n-1的二进制表示中间出现0，如9=0b1001，导致部分位置不参与计算，分布不均匀。

1. ​高效位运算代替取模
   计算索引的公式为 index = hash & (n-1)，当n为2次幂时，n-1的二进制全为1（如n=16时，n-1=15=0b1111）。此时，&运算等价于hash % n，但位运算效率比取模高10倍以上。
   ​示例：当哈希值为0x3E6C8130，n=16时，0x3E6C8130 & 15 = 0，直接定位到数组第0个位置。
2. ​均匀分布哈希值
   若n非2次幂，n-1的二进制可能包含0（如n=10时，n-1=9=0b1001），导致哈希值的某些位无法参与索引计算，分布不均匀。而2次幂保证所有低位均参与运算，减少哈希冲突。
3. ​简化扩容迁移逻辑
   扩容后新索引仅需判断哈希值的某一位（如旧容量16对应的二进制高位第5位）：
   ​高位为0：索引不变（如旧索引5→新索引5）。
   ​高位为1：索引变为“原索引+旧容量”（如旧索引5→新索引5+16=21）。
   ​示例：哈希值10101100在旧数组（n=8）的索引为4（10101100 & 7=4），扩容后n=16，索引为12（10101100 & 15=12）。
4. ​兼容哈希扰动函数
   HashMap通过扰动函数hash = key.hashCode() ^ (key.hashCode() >>> 16)将高位特征混合到低位，而2次幂的容量设计能充分利用扰动后的所有二进制位，避免仅依赖低位导致冲

HashMap是怎么解决hash冲突的？

• 扰动函数hash=key.hashcode()^(key.hashcode()>>>16)

分析： 扰动函数充分结合了高位与低位的特性，减少了因为hash值低位相同发生冲突。hash值为int类型，二进制表示为32位，直接使用hash&(n-1)进行计算时，n-1 高位一般为全为0，这样进行&运算，无论hash值高位是什么都会得到0，无法影响取值。反之将hash右移16位，这样高位就会变到低位，在与hash值进行异或运算（数据相同为0否则为1，如0000 0000 0000 0010 ^ 0000 0000 0000 0000 = 0000 0000 0000 0010）后得到一个结合高位与低位的hash值，这样再与n-1进行&运算，就避免了因为低位一致导致的hash冲突，从而减少了hash冲突。