HashMap的一些小理解

最近看了数据结构与算法，并在网上看了关于Hashmap源码解析的博客，有了一些小感悟，这里对于源码就不再解释说明，想要了解的，可以去看连接中的博客，感觉写的还是不错的，虽然有些观点不太认同。

如果大家要去看的话，请带着下面几个问题来看：

1. 为什么需要HashMap这种数据结构？

2. Hashmap内部的实现是使用的什么数据结构（数组还是链表，亦或者数组加链表）？如果是链表的话，又是使用的什么数据结构来构建的？

3. 为什么Hashmap的查询速度会那么快？是怎么做到的？

4. Hashmap为什么会选择那个值来作为扩容的阀值？

5.在扩容的时候，为什么还要再计算一次，而不是简单的拷贝到新的数组里面？

6. 为什么会把null放在0的位置？

7. 为什么以2倍的原长度来进行扩容呢？

8. 为什么会有个modcount，是做什么用的？

9. 为什么在扩容的时候，会有一个最大值的限制？

10. 迭代器怎么实现？（凑个数，灵魂十问）

下面针对上面十个问题，说一下个人的理解：

1. 为什么需要HashMap这种数据结构？

对于第一个问题，是希望大家可以认真思考一下，自己的业务场景使用这种结构是不是最优的，是否可以通过其它的集合方式来替换。这里个人理解的场景是，你的业务场景需要<key，value>,或者需要依靠一个值或对象快速的找到你要的value的情景，才要去使用它，否则不要去使用它，因为它的构造需要的计算量以及复杂度比较高，不如直接使用简单的集合。

2. Hashmap内部的实现是使用的什么数据结构（数组还是链表，亦或者数组加链表）？如果是链表的话，又是使用的什么数据结构来构建的？

对于第二个问题，Hashmap中使用的是数组结合链表的形式，我们需要关注亮点，一点是数组的构建，用的是哪种类型的数组，第二点就是所使用类型的内部结构是什么样的，这里数组类型是Entry的，其内部结构包括key，value，next（用于创建单链表）以及hash（用于扩容的时候进行重计算）。

3. 为什么Hashmap的查询速度会那么快？是怎么做到的？

对于第三个问题，看过源码以后你就会知道，其查找过程，是通过计算直接得到在数组中的位置，而不是遍历的去比较。

4. Hashmap为什么会选择那个值来作为扩容的阀值？

在我们对hashmap进行查找的时候，假如链表很长的话，我们的查找效率会变低，因为在链表中找的过程是逐个遍历的，而不是通过计算直接得到的，而这个链表的建立是因为碰到了hashcode相同而key值不同的情况才建立的，也就是所谓的解决冲突而建立的，而如果数组的长度太短，元素太多，那么所产生的表的长度就会越长，查询效率就会越低，所以这里根据这种情况，利用其时间复杂度曲线，选取一个合适的加载因子计算得到的这个阀值，不过这个阀值的选定并不一定是最好的，这里考虑的是使用空间来换取时间，如果空间很大，这个加载因子可以选的更小，这样冲突的概率就更低，查询效率就会更高。

5.在扩容的时候，为什么还要再计算一次，而不是简单的拷贝到新的数组里面？

扩容的时候再计算的原因是为了把原来的链表长度变的更低，把原来冲突的情况，做进一步的减少，从而提高查找效率。

6. 为什么会把null放在0的位置？

因为我们要依赖key去做hash，而对于null进行hashcode方法的调用，势必会抛出异常（空指针异常），所以针对这种特殊的情况，我们把它放到一个特殊的位置上。个人理解，有不同理解欢迎讨论。

7. 为什么以2倍的原长度来进行扩容呢？

这里为什么选取2倍的长度进行扩容，本人也不知道为什么，可能是通过某种算法计算，认为这种扩容方式可以达到空间最少的浪费，而又可以做到相对较好的解冲突的原因吧。而本人感觉这里可以进行一下优化，我们可以根据我们的业务场景，动态的去优化这个扩容策略，比如里面写一个算法，假如碰到的情景频繁的进行扩容的话，不妨对这种业务情景一次性扩的大一些，而对于较少扩容的情况，是否可以缩减其扩容比例。

8. 为什么会有个modcount，是做什么用的？

对于modcount其使用的时候也就是在迭代器里面用一下，这里主要是防止我们获取到迭代器之后，对Hashmap又进行了操作，而没有重新获取迭代器，造成迭代器中的数据与真实的Hashmap中的数据不一致。

9. 为什么在扩容的时候，会有一个最大值的限制？

这里个人认为是为了取时间和空间的一个平衡，当不再扩容的时候，如果再增加元素冲突的概率就会增加，链表的长度也会增加，不能够再简单的通过计算来得到要查找的元素，而还需要再去遍历链表来进一步查询了。

10. 迭代器怎么实现？

这里既有数组又有链表，所以要注意一下这里的遍历顺序，首先通过循环找到不为空的next，然后遍历next的链表，如果链表到头，则继续遍历数组，找到下一个不为空的位置，这样循环的跑这个过程，直到全部遍历完。这里我们可以看到，这种离散的结构，会碰到很多的空遍历，因为有些数组位置没有元素，其效果不如ArrayList和LinkedList的迭代器。

以上是个人的一些理解，以及学习的过程，如有不同意见欢迎讨论

参考链接：

https://blog.youkuaiyun.com/u011617742/article/details/54576890

https://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3948406.html