Java底层原理——HashMap面试问题

最新推荐文章于 2024-09-20 16:42:48 发布

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HashMap是一个基于Map接口实现的数据结构，允许null键值对，是非同步的。它通过键的hashCode方法计算存储位置，发生碰撞时使用链表或红黑树处理。当负载因子超过0.75时，HashMap会resize到两倍大小。在多线程环境下，推荐使用ConcurrentHashMap以保证线程安全。String和Integer等不可变对象适合作为键，因为它们的equals()和hashCode()已重写且不可变。

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什么时候会用到HashMap？他有什么特点

是基于Map接口实现的，存储键值对时，可以接收null的键值，是非同步的，HashMap存储着Entry(hash,key,value,next)对象。

你知道HashMap的工作原理吗

通过hash方法，通过put和get存储和获取对象。存储对象是，我们把键值对传递给put方法时，它调用key的hashCode方法计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，如果发生碰撞，HashMap会通过链表将产生碰撞的元素组织起来。HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过loadFactor会resize为原来的2倍)。获取对象时，将Key穿给get方法，他调用key的hashCode方法计算hash获得bucket位置，并进一步调用equals方法确定键值对。在JDK8中，如果一个bucket中冲撞的元素数量超过8时，会使用红黑树替换链表，从而提升速度

你知道get和put的原理吗？equals()和hashCode()都有什么作用？

通过key的hashCode方法进行hash，并通过(n-1&hash)的方法计算下标，从而获取buckets（桶下标）的位置，如果发生碰撞则采用key.equals()方法去链表或红黑树中查找对应的节点

你知道hash的实现吗？为什么要这样实现

在java8的实现中，是通过hashCode()的高16位异或低16位也就是扰动函数实现的。(h = key.hashCOde()) ^ (h>>>16),主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在bucket的n比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中，同时不会有太大的开销

如果HashMap的大小超过了负载因子(loadFactor)定义的容量怎么办？

如果超过了负载因子，则会resize一个长度两倍的HashMap，并且在Java7中进行链表元素迁移的时候会进行rehash。而在java8中进行了一些优化，不需要进行rehash，什么优化呢？由于HashMap的长度为2的次幂所以扩容的时候需要迁移的链表元素有两种情况，要么桶下标不变，要么变为桶下标大小加上原来的HashMap的长度大小，决定一个链表元素是那种情况只在于新加入的1bit是0还是1。

当两个对象的hashCode相同会发生什么

因为hashCode相同（不代表对象地址相同），所以他们的bucket位置相同，‘碰撞’会发生。在put操作执行时发生碰撞，这个Entry会储存在链表中，如果两个对象的hashCode一样，将会通过equals()比较值决定是否采取覆盖行为（返回true），还是插入到链表中（返回false）

如果两个键的hashCode相同，你如何获取值对象

找到bucket位置后，会调用keys.equals()方法去链表找到正确的节点，最终找到要找的值对象。因此，设计HashMap的key类型时，如果使用不可变的、声明为final的对象，并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话，将会减少碰撞的发生，提高效率。不可变能够缓存不同键的hashCode，这将提高整个获取对象的速度。、

如果HashMap的大小超过了负载因子(loadFactor)定义的容量怎么办？

默认的负载因子大小为0.75，也就是说，当一个map填满了3/4的bucket的时候，就会进行resize操作，重新创建一个大小为原来两倍的bucket数组，并将原来的对象放入新的bucket数组中，在java7时链表元素转移时会进行rehash而在java8中做了一些优化性能的操作不需要进行rehash

你了解重新调整HashMap大小存在什么问题吗？

当resize的时候确实存在条件竞争，因为如果两个线程都发现HashMap需要重新调整大小了，它们会同时试着调整大小。在调整大小的过程中，存储在链表中的元素的次序会反过来（java7会出现这种情况，java8做了优化不会使用头插法），因为移动到新的bucket位置的时候，HashMap并不会将元素放在链表的尾部，而是放在头部（同样是java7出现的情况），这是为了避免尾部遍历。如果条件竞争发生了，那么就死循环了。因此在并发环境下，我们使用CurrentHashMap来替代HashMap

为什么String,Integer这样的wrapper类适合作为建？

因为String是不可变的，也是final的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的，因为为了要计算hashCode()，就要防止键值改变，如果键值在放入和获取的时候返回不同的hashCode的话，那么就不能从HashMap中找到想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。见对象重写这两个方法是非常重要的。