面试官！你又双叒叕问HashMap！

本文主要是介绍面试官！你又双叒叕问HashMap！，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

- HashMap的数据结构（图解+源码分析）
- - 数组
  - 单链表
- HashMap如何插入数据（图解+源码分析pos）
- 为什么初始化容量是2的倍数（源码分析）
- HashMap如何解决Key冲突（图解+源码分析）
- HashMap如何扩容（源码分析）
- HashMap查询与删除
- HashMap序列化（源码分析）
- 总结

HashMap的数据结构（图解+源码分析）

HashMap快速索引

数组

定义：连续的内存，具有共同特性的数据

现有一个8个元素的空数组，如下图
在这里插入图片描述
向数组尾部添加数据：

向数组中插入节点：

如果项目把475插入到下标为1的位置，就要把275的下标位置向后移一位
在这里插入图片描述
优点：连续内存，通过数组下标可以快速寻址

缺点：中间插入节点比较慢

单链表

定义：任意内存单元通过指针连接每个结点，存放线性表中的数据

现有如下三个结点的单链表：
在这里插入图片描述
向单链表尾部添加数据：把next指针指向下一个节点的Data域

向点链表中插入节点：

假设在“275”和“297”之间插入新的结点，那么只需把“297”的next指向新结点的data域，然后新结点的next指向“297”的data域。无需同数组那样调整后面结点的位置。
在这里插入图片描述
优点：插入和删除数据方便

缺点：单链表查询某个结点，需要从头结点开始遍历整个链表，所以单链表的查询效率比较低

HashMap如何插入数据（图解+源码分析pos）

建立插入值和数组所在下标的位置（pos = key % size key: 插入数据的内容;size:数组的大小）

比如要将100，201，303这三个数据插入到一个长度为10的以链表特性声明的数组中

pos1 = 100 % 10 = 0

pos2 = 201 % 10 = 1

pos3 = 303 % 10 = 3
在这里插入图片描述
HashMap的构造函数：

/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;public HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted}

HashMap插入函数（put）：

public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {for (int binCount = 0; ; ++binCount) {if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;if (++size > threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}

其中table是 “transient Node<K,V>[]”单链表结构的数组

其中resize()

/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;else {               // zero initial threshold signifies using defaultsnewCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//16newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//12}threshold = newThr;//12

为什么初始化容量是2的倍数（源码分析）

else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr = oldThr << 1; // double threshold

计算机申请内存是2的倍数，可以避免内存碎片
移位操作效率高
参与到hash运算中提高散列度

putVal（）中：
```
(p = tab[i = (n - 1) & hash])
```
举例：

n = 16 (10000)

i=(n-1) : 0000 1111

hash1 : 0000 0001 -> 0000 0001

hash2 : 0001 0000 -> 0000 0000

若：n = 15 (01111)

i=(n-1) : 0000 1110

hash1 : 0000 0001 -> 0000 0000

hash2 : 0001 0000 -> 0000 0000

所以HashMap初始化数组使用2的倍数（因为2的倍数减1，后面的全1）可以提高散列度和降低冲突

HashMap如何解决Key冲突（图解+源码分析）

上一部分，咱们插入的数据是没有冲突的，如果我们插入200，那么pos取模后也是0，和100这个结点冲突了，HashMap针对这种冲突问题，通过单链表解决。
在这里插入图片描述
查询到0的时候，就可以定位到100和200了，

但是问题来了，如果以这种单链表的形式解决冲突问题，那么查询起来会很慢！

为了解决上面的这个问题JDK1.8中引入了“红黑树”（高度平衡的平衡二叉树）这一概念，因为二叉树的查询效率是树的深度，显然查询效率比单链表高。
在这里插入图片描述

HashMap如何扩容（源码分析）

HashMap查询与删除

HashMap序列化（源码分析）

总结

HashMap的数据结构包括数组、单链表、红黑树；
数组容量为2的倍数：

a.提高运算速度，

b.增加散列度，降低冲突，

c.减少内存碎片。
通过hash函数和pos = key % size 确定数据插入位置，hashcode的高16位和低16位进行异或取模，增加散列度，降低冲突；
当两个及两个以上的key相同且data不同的时候（插入冲突），通过单链表解决冲突，如果链表的长度超过（TREEIFY_THRESHOLD = 8）, 将单链表转化成红黑树以提高查询效率；
扩容条件：实际节点数大于等于容量的3/4；扩容后的数据排布：1.原下标的位置；2.原下标+原容量的位置
序列化：只存储了数组的容量、实际结点数量和各个结点的key，value值.