(Java面试)关于HashMap原理的简介易懂篇

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前言

HashMap是Java中常用的集合类之一，它基于哈希表实现，可以高效地存储和访问键值对。在HashMap中，每个键值对被封装成一个Entry对象，并存储在一个数组中。数组的每个元素都是一个链表的头结点，用于解决哈希冲突。

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详细介绍

1.哈希算法

在HashMap中，哈希算法用于将任意长度的输入（键）映射到固定长度的输出（哈希值）。哈希值用于确定键在数组中的位置，从而实现快速的查找和插入。在Java中，哈希算法是通过hashCode()方法实现的。hashCode()方法返回一个int类型的数字，代表对象的哈希值。Java中的所有对象都可以调用hashCode()方法，如果两个对象的hashCode()方法返回值相同，则它们被认为是相等的

2.哈希冲突

由于哈希算法的有限性，不同的键可能会映射到相同的哈希值，这就是哈希冲突。在HashMap中，哈希冲突是通过链表解决的。具体地说，当多个键映射到同一个数组位置时，它们会被存储在同一个链表中。HashMap使用链表头插法来避免冲突，即新插入的节点会插入到链表的头部。

3.扩容机制

当HashMap中的元素数量达到容量的75%时，HashMap会自动扩容。扩容会创建一个新的数组，并将原数组中的所有元素重新哈希到新数组中。扩容的目的是为了保证HashMap的性能。如果HashMap的容量太小，会导致哈希冲突增加，从而降低查找和插入操作的效率。因此，当HashMap中的元素数量增加时，需要扩容，以便保持较佳的性能。

4.线程安全

HashMap在多线程环境下并不是线程安全的，因为在进行扩容操作时，多个线程可能会同时访问同一个链表节点，从而导致链表丢失。为了解决这个问题，Java提供了ConcurrentHashMap，它是线程安全的HashMap实现。ConcurrentHashMap使用了分段锁机制，将HashMap分成多个段，每个段都有一个独立的锁。这样，在进行插入或查找操作时，只需要锁定对应的段，而不需要锁定整个HashMap，从而提高了并发性能。

总结

HashMap是Java中常用的集合类之一，它基于哈希表实现，可以高效地存储和访问键值对。在HashMap中，哈希算法用于将任意长度的输入（键）映射到固定长度的输出（哈希值）。由于哈希算法的有限性，不同的键可能会映射到相同的哈希值，这就是哈希冲突。在HashMap中，哈希冲突是通过链表解决的。当HashMap中的元素数量达到容量的75%时，HashMap会自动扩容。在多线程环境下，HashMap并不是线程安全的，需要使用线程安全的ConcurrentHashMap。了解HashMap的原理和实现，可以帮助开发者更好地使用和优化HashMap，提高程序的性能和可靠性。