面试题：你真的了解HashMap吗？

HashMap可以说是Java中最常用的集合类框架之一,是Java语言中非常典型的数据结构，因此在面试中经常会被问到hashmap的问题。

1）hashmap的底层原理？

hashmap是通过数组+链表实现的。

调用put方法存储数据的时候，通过hashCode方法处理key，计算出Entry在数组中存放的位置（bucket，桶）。

index = （length - 1） &  HashCode（Key） （取模效率比位运算低，所以并没有使用取模这种方式计算）

HashMap数组的每一个元素不止是一个Entry对象，也是一个链表的节点，每个Entry对象通过Next指针指向它的下一个Entry节点。当多个Entry被定位到一个数组的时候（碰撞），只需要插入到对应的链表即可。

调用get方法获取数据的时候，同样是通过hashCode方法处理key，计算出Entry在数组中存放的位置。然后通过equals()方法来寻找键值对。

2）hashmap的默认长度？为什么这么设置？

hashmap的默认长度是16。

之所为设置成16，是为了降低hash碰撞（两个元素虽然不相同,但是hash函数的值相同）的几率。

index = （length - 1） &  HashCode（Key）

如果长度是16或者其他2的幂，length - 1的值是所有二进制位全为1（1111），index的结果等同于hashcode后几位的值只要输入的hashcode本身分布均匀，hash算法的结果就是均匀的。如果是非2的幂，可能会导致分配不均匀，甚至有的bucket永远分配不到。

所以HashMap给初始值、扩容的时候，容器大小都是2的幂次方。

3）高并发下，为什么hashmap会出现死锁？如何避免这种问题？

如果两个线程同时put，发现HashMap需要重新调整大小，这时候会产生条件竞争。（java8版本以下才有该问题，头部插入导致）

调整大小的条件：HashMap.Size   >=  index * LoadFactor（负载因子，默认值为0.75f，空间利用率和减少查询成本的折中，0.75的话碰撞最小）

需要遍历原Entry数组，然后把所有的Entry重新Hash到新数组（长度为原来的两倍）。因为length变化了，根据index = （length - 1） &  HashCode（Key），index必然也会发生改变。

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，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。转移前链表顺序是1->2，那么转移后就会变成2->1。

如果多个线程同时操作的时候，链表容易形成环形链表1->2、2->1。这种时候如果get方法获取链表的话，就会陷入死循环。

高并发下可以使用CocurrentHashMap替代hashmap，CocurrentHashMap线程安全同时效率高。

4）java8中对hashmap做了什么优化？

1）HashMap采用位桶+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树。提高了查询效率，红黑树查询时间是O（logn），链表是O(n)。

2）发生hash碰撞时，java 1.7 会在链表的头部插入，而java 1.8会在链表的尾部插入。头部插入效率高，不需要遍历尾部，但是容易产生环形链表，引入红黑树后没法头部插入，但是红黑树减少了插入的成本。

5）手写个hashmap

public class Node<K, V> {
    private K key;
    private V value;
    private Node<K, V> next;

    public Node(K key, V value, Node<K, V> next) {
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.next = next;
    }

    public K getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(K key) {
        this.key = key;
    }

    public V getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(V value) {
        this.value = value;
    }

    public Node<K, V> getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(Node<K, V> next) {
        this.next = next;
    }
}

public class MyHashMap<K, V> {

    Node<K, V>[] table = null;

    // 默认初始大小
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    // 负载因子
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    // 实际大小
    static int size;

    public void put(K k, V v) {
        if (table == null) {
            table = new Node[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
        }

        int index = k.hashCode() & (DEFAULT_INITIAL_CAPACITY - 1);

        Node<K, V> node = table[index];

        if (node == null) {
            table[index] = new Node<>(k, v, null);
            size++;
        } else {
            Node<K, V> newNode = node;

            while (newNode != null) {
                if (k.equals(newNode.getKey()) || k == newNode.getKey()) {
                    newNode.setValue(v);
                    return;
                }

                newNode = node.getNext();
            }
            table[index] = new Node<K, V>(k, v, table[index]);

            size++;
        }

    }

    public V get(K k) {
        int index = k.hashCode() & (DEFAULT_INITIAL_CAPACITY - 1);

        Node<K, V> node = table[index];

        if (k.equals(node.getKey()) || k == node.getKey()) {
            return node.getValue();
        } else {
            Node<K, V> nextNode = node.getNext();

            while (nextNode != null) {
                if (k.equals(nextNode.getKey()) || k == nextNode.getKey()) {
                    return nextNode.getValue();
                }
            }

        }

        return null;
    }

}