HashMap 基本实现原理

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在面试中经常会被问到HashMap的原理，HashMap是怎么实现的？

HashMap在日常开发中经常会使用到，其凭借着高效的增删改查操作得到了开发者的青睐。

1. 基本数据结构

首先我们需要知道HashMap的数据结构，HashMap随着JDK的发展，也存在着一定的区别。

• JDK1.7之前
  • HashMap是数组+链表的存储结构
    • 在链表插入元素时采用头插法
• JDK1.8之后
  • 变成了数组+链表+红黑树的存储结构
  • 当HashMap的链表长度过长时则会采用红黑树存储，因为红黑树的检索更高效
  • 在链表插入元素时采用了尾插法

2. 基本存储流程

HashMap<String, Integer> ageMap = new HashMap<>();
ageMap.put("LiHua", 23);
System.out.println("LiHua age: " + ageMap.get("LiHua"));
ageMap.remove("LiHua");
System.out.println("LiHua age: " + ageMap.get("LiHua"));

1. put()

在上述代码中，我们实例化一个HashMap对象，并向里面放入了一个键值对，那么存储流程如下：

1. 将传入键值对的key值通过哈希函数hash()方法计算出哈希值（这里注意哈希函数不是hashCode()）
2. 之后将键值对存入数组下标为哈希值的位置
3. 由于数组存放的是链表，那么存入的过程中
4. 在JDK1.7之前，采用的是头插法插入到链表的头部
   1. 在JDK1.8之后，采用的是尾插法插入到链表的尾部
5. 当存入的元素已经存在于HashMap中，那么新的键值对会替换掉旧的键值对，而不是重新插入到链表当中

2. get()

了解了HashMap如何存储元素，接下来可以了解如何检索HashMap的元素

1. 根据哈希函数计算出需要检索key值的哈希值
2. 找到数组中下标为哈希值的链表
3. 逐个对比链表中键值对的key值是否与需要检索的key值相等
4. 若存在相等key值则返回对应位置的value值，若不存在则返回null

3. remove()

在HashMap中删除元素，跟上述两种方法类似，一样计算出key的哈希值，找到相应的链表在匹配key找到相应的键值对进行删除

2. 红黑树存储优化

在JDK1.8之后，键值对不再是全部以链表的方式存储，系统会根据当前桶中元素个数来动态更换存储结构

• 若链表元素超过8个时，链表会自动转化为红黑树
• 若链表元素少于等于6个时候，红黑树会自动转化为链表

3. HashMap特点

• HashMap的遍历顺序是不确定的
• HashMap并非线程安全，当多个线程同时写入HashMap时候，会导致数据不一定

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