- HashMap:initialCapacity默认为16,loadFactory默认为0.75
HashMap由数组+链表组成的,HashMap是一个用于存储Key-Value键值对的集合,每一个键值对也叫做Entry,这些个键值对(Entry)分散存储在一个数组当中,这个数组就是HashMap的主干。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。
HashMap数组每一个元素的初始值都是Null。
对于HashMap,我们最常使用的是两个方法:Get 和 Put。
1.Put方法的原理
调用Put方法的时候发生了什么呢?
比如调用 hashMap.put("apple", 0) ,插入一个Key为“apple"的元素。这时候我们需要利用一个哈希函数来确定Entry的插入位置(index):
index = Hash(“apple”)
假定最后计算出的index是2,那么结果如下:
但是,因为HashMap的长度是有限的,当插入的Entry越来越多时,再完美的Hash函数也难免会出现index冲突的情况。比如下面这样:
这时候该怎么办呢?我们可以利用链表来解决。
HashMap数组的每一个元素不止是一个Entry对象,也是一个链表的头节点。每一个Entry对象通过Next指针指向它的下一个Entry节点。当新来的Entry映射到冲突的数组位置时,只需要插入到对应的链表即可:
需要注意的是,新来的Entry节点插入链表时,使用的是“头插法”。至于为什么不插入链表尾部,后面会有解释。
2.Get方法的原理
使用Get方法根据Key来查找Value的时候,发生了什么呢?
首先会把输入的Key做一次Hash映射,得到对应的index:
index = Hash(“apple”)
由于刚才所说的Hash冲突,同一个位置有可能匹配到多个Entry,这时候就需要顺着对应链表的头节点,一个一个向下来查找。假设我们要查找的Key是“apple”:
第一步,我们查看的是头节点Entry6,Entry6的Key是banana,显然不是我们要找的结果。
第二步,我们查看的是Next节点Entry1,Entry1的Key是apple,正是我们要找的结果。
之所以把Entry6放在头节点,是因为HashMap的发明者认为,后插入的Entry被查找的可能性更大。
- 1.8使用红黑树:防止发生hash冲突,链表长度过长,将时间复杂度由
O(n)降为O(logn); - 1.8使用尾插法:因为1.7头插法扩容时,头插法会使链表发生反转,多线程环境下会产生环;
A线程在插入节点B,B线程也在插入,遇到容量不够开始扩容,重新hash,放置元素,采用头插法,后遍历到的B节点放入了头部,这样形成了环,如下图所示:
之前说过,从Key映射到HashMap数组的对应位置,会用到一个Hash函数:
index = Hash(“apple”)
为了符合Hash算法均匀分布的原则
阀值 = 当前数组长度✖负载因子
hashmap中默认负载因子为0.75,默认情况下第一次扩容判断阀值是16 ✖ 0.75 = 12;所以第一次存键值对的时候,在存到第13个键值对时就需要扩容了;或者另外一种理解思路:假设当前存到第12个键值对:12 / 16 = 0.75,13 / 16 = 0.8125(大于0.75需要扩容) 。
不知道java 1.7 的HashMap实现大家看出需要优化的点没有?
其实一个很明显的地方就是:
当 Hash 冲突严重时,在桶上形成的链表会变的越来越长,这样在查询时的效率就会越来越低;时间复杂度为
O(N)。
java1.8 HashMap数据查找实现思路:
1.判断表或key是否是null,如果是直接返回null
2.判断索引处第一个key与传入key是否相等,如果相等直接返回
3.如果不相等,判断链表是否是红黑二叉树,如果是,直接从树中取值
4.如果不是树,就遍历链表查找