HashMap

本文深入解析HashMap在JDK1.7及1.8版本中的数据结构变化,包括数组、链表、红黑树的运用,以及关键属性如size、threshold、loadFactor的作用。探讨了HashMap的扩容机制和红黑树在解决链表过长问题上的应用。

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  • HashMap的数据结构

Jdk1.7版本Hashmap是数组和链表实现的,jdk1.8的时候是数组+链表+红黑二叉树。

HashMap由数组+链表组成的,数组是HashMap的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的,如果定位到的数组位置不含链表(当前entry的next指向null),那么对于查找,添加等操作很快,仅需一次寻址即可;如果定位到的数组包含链表,对于添加操作,其时间复杂度为O(n),首先遍历链表,存在即覆盖,否则新增;对于查找操作来讲,仍需遍历链表,然后通过key对象的equals方法逐一比对查找。所以,性能考虑,HashMap中的链表出现越少,性能才会越好。

  • 关键属性

//实际存储的key-value键值对的个数

transient int size;

//阈值,当table == {}时,该值为初始容量(初始容量默认为16);当table被填充了,也就是为table分配内存空间后,threshold一般为 capacity*loadFactory。HashMap在进行扩容时需要参考threshold,后面会详细谈到

int threshold;

//负载因子,代表了table的填充度有多少,默认是0.75

final float loadFactor;

//用于快速失败,由于HashMap非线程安全,在对HashMap进行迭代时,如果期间其他线程的参与导致HashMap的结构发生变化了(比如put,remove等操作),需要抛出异常ConcurrentModificationException

transient int modCount;

在常规构造器中,没有为数组table分配内存空间(有一个入参为指定Map的构造器例外),而是在执行put操作的时候才真正构建table数组

  • 为何HashMap的数组长度一定是2的次幂?
  1. HashMap设置值的时候,执行p = tab[i = (n - & hash]) 获取对应的数组下标,n-1是当前数组的大小-1通过&实现对数组大小取余,这样的好处是hash值能够比较均匀的分布到每个数组值里面,譬如说如果是hash&14(1110) 那么末尾只能是0,数组下标末尾是1的就不会有值,例如0001或者0101之类的
  2. HashMap扩容的时候,原先数组的大小是16,现在扩大到32,举例hash值为1、17、33、49 在数组大小是16的时,hash&15都是1,在扩展到32的时候hash&31分表是1、17、1、17,我们可以通过e.hash & oldCap的方式获取值为0,16,0,16,这样我们可以为0的1,33还是放到hash为1的数组下标中,吧不能0的17,49放到1+oldCap=17的数组下标中,同时通过链表的方式吧他们关联起来, 
  3. Node<K,V> loHead = null, loTail = null;分表代表oldCap下标的头和尾节点,通过next吧链接构建出来,例如例子的1和33存在下标1的数组里面 1和33构建链表
  4. Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; 分表代表扩容后的(n - 1) & hash下标的头和尾节点,通过next吧链接构建出来,例如例子的17,49存在下标17的数组里面 17和49构建链表
  • HashMap扩容

扩容或者HashMap第一次put值的时候会调用resize方法,设置threshold = newCap * loadFactor,代码如下

if (newThr == 0) {

    float ft = (float)newCap * loadFactor;

    newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?

    (int)ft : Integer.MAX_VALUE);

 }

 threshold = newThr;;

  • 红黑二叉树
  1. 特性说明
  1. 性质 1:每个节点要么是红色,要么是黑色。
  2. 性质 2:根节点永远是黑色的。
  3. 性质 3:所有的叶节点都是空节点(即 null),并且是黑色的。
  4. 性质 4:每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的路径上不会有两个连续的红色节点)
  5. 性质 5:从任一节点到其子树中每个叶子节点的路径都包含相同数量的黑色节点。
  1. 示例图

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/9f502f639c309f758b7902f9a95850cb.jpeg

  1. HashMap中红黑二叉树的应用

当链表的大小大于等于8的时候就需将单向链表改成红黑二叉树的双向链表,执行put操作的时候处理,

if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st

                            treeifyBin(tab, hash);

红黑二叉树会将key的hash值比较均匀的分布上去,这样方便快速查询到key,从而提升key值的查询性能,当map新增和删除entry的时候需要调整对应的红黑二叉树

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内容概要:本文详细介绍了SSM框架(Spring、SpringMVC、MyBatis)的相关知识,涵盖Maven项目管理工具、前端开发技术、HTTP协议及Tomcat服务器等内容。文章首先讲解了SSM框架的组成,包括Spring的IOC、DI、AOP等功能,SpringMVC的请求处理流程以及MyBatis的数据操作。接着介绍了Maven作为项目管理工具的作用,如依赖管理和项目构建,并详细描述了Maven的配置文件pom.xml的使用方法。此外,还探讨了HTTP协议的特点、请求响应格式,以及Web服务器Tomcat的基本概念和工作原理。最后,文章对前端开发技术进行了概述,包括HTML、CSS、JavaScript等基础知识,并简要介绍了Ajax技术。 适合人群:具备一定编程基础,特别是Java开发经验的研发人员,尤其是那些正在学习或使用SSM框架进行Web开发的工程师。 使用场景及目标:①理解SSM框架的工作原理及其各组成部分的功能;②掌握Maven的使用,包括项目创建、依赖管理、生命周期等;③熟悉HTTP协议的请求响应机制,能够处理常见的HTTP请求和响应;④掌握前端开发技术,如HTML、CSS、JavaScript等,能够进行简单的前端页面开发;⑤了解Tomcat服务器的工作原理及其配置方法。 阅读建议:本文内容丰富,涵盖了从后端到前端的多个方面,建议读者在学习过程中结合实际项目进行实践,尤其是在Maven项目管理和SSM框架的具体应用上,多动手操作,加深理解。同时,对于HTTP协议和前端开发技术,可以通过实际的网络请求和页面开发来巩固所学知识。
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