Hashmap

最新推荐文章于 2023-03-08 12:07:10 发布

迈巴鹤

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分类专栏： java 文章标签： java hashmap

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Hashmap是java面试中经常被问的问题，其重要性不言而喻。这不禁想起HashMap和Hashtable的比较：

HashMap几乎可以等价于Hashtable，除了HashMap是非synchronized的，并可以接受null(HashMap可以接受为null的键值(key)和值(value)，而Hashtable则不行)。
HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized，这意味着Hashtable是线程安全的，多个线程可以共享一个Hashtable；而如果没有正确的同步的话，多个线程是不能共享HashMap的。Java 5提供ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的扩展性更好。
HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常。但这并不是一个一定发生的行为，要看JVM。这条同样也是Enumeration和Iterator的区别。
由于Hashtable是线程安全的也是synchronized，所以在单线程环境下它比HashMap要慢。如果你不需要同步，只需要单一线程，那么使用HashMap性能要好过Hashtable。HashMap不能保证随着时间的推移Map中的元素次序是不变的。
HashMap几乎可以等价于Hashtable，那为什么用Hashmap呢？因为它快啊。Haspmap实现了Map接口，说起Map，我们就想起了put和get方法，那我们就讲一下Hashmap怎么在get方法上成为快男的。

性能是映射表的一个重要问，当我们应用get()方法，如果使用线性搜索的话，执行速度会很慢，这正是hashmap提高速度的地方。Hashmap使用了特殊的值，称作散列码，来取代对键的缓慢搜索。散列码是相对唯一的，用以代表对象的int值。hashcode()是根类Object的方法，因此所有Java对象都能产生散列码，Hashmap就是使用对象的hashcode进行快速查询，因此hashmap能显著提升性能。

数据结构的物理存储结构只有两种：顺序存储结构和链式存储结构（像栈，队列，树，图等是从逻辑结构去抽象的，映射到内存中，也这两种物理组织形式），而HashMap采用了链地址法，也就是数组+链表的方式。

既然我们了解了hashmap的基本数据结构，那hashmap的实现原理是怎样的呢？
HashMap的主干是一个Entry数组。Entry是HashMap的基本组成单元，每一个Entry包含一个key-value键值对，Entry是HashMap中的一个静态内部类。所以，HashMap的整体结构如下
HashMap结构图
HashMap是基于hashing的原理，我们使用put(key, value)存储对象到HashMap中，使用get(key)从HashMap中获取对象。当我们给put()方法传递键和值时，我们先对键调用hashCode()方法，返回的hashCode用于找到bucket位置来储存Entry对象，HashMap是在bucket中储存键对象和值对象，作为Map.Entry。

HashMap由数组+链表组成的，这样的数据结构有什么用呢？
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，其时间复杂度依然为O(1)，因为最新的Entry会插入链表头部，急需要简单改变引用链即可，而对于查找操作来讲，此时就需要遍历链表，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。

当两个对象就算hashcode相同，但是它们可能并不相等，怎么解决呢？
这就是HashMap中的碰撞问题，了解了hashmap特殊的数据结构是不是恍然大悟啊。因为hashcode相同，所以它们的bucket位置相同，‘碰撞’会发生。因为HashMap使用链表存储对象，这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在链表中。

hashmap这样的数据结构，怎么使用get方法来获取值对象呢？
当我们调用get()方法，HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置，然后获取值对象。当hashcode相同，它们的bucket位置可能有两个对象，我们就需要找到bucket位置之后，会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点，最终找到要找的值对象。