HashMap常見面試題整理

花了三天時間來仔細閱讀hashMap的源碼，期間補了下很多數據結構的知識，刷了很多相關的面試題並進行了整理

1.談一下HashMap的特性？

1.HashMap存儲鍵值對實現快速存取，容許爲null。key值不可重複，若key值重複則覆蓋。

2.非同步，線程不安全。

3.底層是hash表，不保證有序(好比插入的順序)

 

2.談一下HashMap的底層原理是什麼？

基於hashing的原理，jdk8後採用數組+鏈表+紅黑樹的數據結構。咱們經過put和get存儲和獲取對象。當咱們給put()方法傳遞鍵和值時，先對鍵作一個hashCode()的計算來獲得它在bucket數組中的位置來存儲Entry對象。當獲取對象時，經過get獲取到bucket的位置，再經過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對，而後在返回值對象。

 

3.談一下hashMap中put是如何實現的？

1.計算關於key的hashcode值（與Key.hashCode的高16位作異或運算）

2.若是散列表爲空時，調用resize()初始化散列表

3.若是沒有發生碰撞，直接添加元素到散列表中去

4.若是發生了碰撞(hashCode值相同)，進行三種判斷

    4.1:若key地址相同或者equals後內容相同，則替換舊值

    4.2:若是是紅黑樹結構，就調用樹的插入方法

    4.3：鏈表結構，循環遍歷直到鏈表中某個節點爲空，尾插法進行插入，插入以後判斷鏈表個數是否到達變成紅黑樹的闕值8；也能夠遍歷到有節點與插入元素的哈希值和內容相同，進行覆蓋。

5.若是桶滿了大於閥值，則resize進行擴容

 

4.談一下hashMap中何時須要進行擴容，擴容resize()又是如何實現的？

調用場景：

1.初始化數組table

2.當數組table的size達到闕值時即++size > load factor * capacity 時，也是在putVal函數中

實現過程：(細講)

1.經過判斷舊數組的容量是否大於0來判斷數組是否初始化過

否：進行初始化

• 判斷是否調用無參構造器，
  • 是:使用默認的大小和闕值
  • 否:使用構造函數中初始化的容量，固然這個容量是通過tableSizefor計算後的2的次冪數

是，進行擴容，擴容成兩倍(小於最大值的狀況下)，以後在進行將元素從新進行與運算複製到新的散列表中

 

 

歸納的講：擴容須要從新分配一個新數組，新數組是老數組的2倍長，而後遍歷整個老結構，把全部的元素挨個從新hash分配到新結構中去。

PS：可見底層數據結構用到了數組，到最後會由於容量問題都須要進行擴容操做

5.談一下hashMap中get是如何實現的？

對key的hashCode進行hashing，與運算計算下標獲取bucket位置，若是在桶的首位上就能夠找到就直接返回，不然在樹中找或者鏈表中遍歷找，若是有hash衝突，則利用equals方法去遍歷鏈表查找節點。

 

6.談一下HashMap中hash函數是怎麼實現的？還有哪些hash函數的實現方式？

對key的hashCode作hash操做，與高16位作異或運算

還有平方取中法，除留餘數法，僞隨機數法

 

7.爲何不直接將key做爲哈希值而是與高16位作異或運算？

由於數組位置的肯定用的是與運算，僅僅最後四位有效，設計者將key的哈希值與高16爲作異或運算使得在作&運算肯定數組的插入位置時，此時的低位實際是高位與低位的結合，增長了隨機性，減小了哈希碰撞的次數。

 

HashMap默認初始化長度爲16，而且每次自動擴展或者是手動初始化容量時，必須是2的冪。

 

8.爲何是16？爲何必須是2的冪？若是輸入值不是2的冪好比10會怎麼樣？

https://blog.csdn.net/sidihuo/article/details/78489820

https://blog.csdn.net/eaphyy/article/details/84386313

1.爲了數據的均勻分佈，減小哈希碰撞。由於肯定數組位置是用的位運算，若數據不是2的次冪則會增長哈希碰撞的次數和浪費數組空間。(PS:其實若不考慮效率，求餘也能夠就不用位運算了也不用長度必需爲2的冪次)

2.輸入數據若不是2的冪，HashMap經過一通位移運算和或運算獲得的確定是2的冪次數，而且是離那個數最近的數字

 

9.談一下當兩個對象的hashCode相等時會怎麼樣？

會產生哈希碰撞，若key值相同則替換舊值，否則連接到鏈表後面，鏈表長度超過闕值8就轉爲紅黑樹存儲

 

10.若是兩個鍵的hashcode相同，你如何獲取值對象？

HashCode相同，經過equals比較內容獲取值對象

11."若是HashMap的大小超過了負載因子(load factor)定義的容量，怎麼辦？

超過闕值會進行擴容操做，歸納的講就是擴容後的數組大小是原數組的2倍，將原來的元素從新hashing放入到新的散列表中去。

12.HashMap和HashTable的區別

相同點：都是存儲key-value鍵值對的

不一樣點：

• HashMap容許Key-value爲null，hashTable不容許；
• hashMap沒有考慮同步，是線程不安全的。hashTable是線程安全的，給api套上了一層synchronized修飾;
• HashMap繼承於AbstractMap類，hashTable繼承與Dictionary類。
• 迭代器(Iterator)。HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。因此當有其它線程改變了HashMap的結構（增長或者移除元素），將會拋出ConcurrentModificationException。
• 容量的初始值和增長方式都不同：HashMap默認的容量大小是16；增長容量時，每次將容量變爲"原始容量x2"。Hashtable默認的容量大小是11；增長容量時，每次將容量變爲"原始容量x2 + 1"；
• 添加key-value時的hash值算法不一樣：HashMap添加元素時，是使用自定義的哈希算法。Hashtable沒有自定義哈希算法，而直接採用的key的hashCode()。

 

13.請解釋一下HashMap的參數loadFactor，它的做用是什麼？

loadFactor表示HashMap的擁擠程度，影響hash操做到同一個數組位置的機率。默認loadFactor等於0.75，當HashMap裏面容納的元素已經達到HashMap數組長度的75%時，表示HashMap太擠了，須要擴容，在HashMap的構造器中能夠定製loadFactor。

 

14.傳統hashMap的缺點(爲何引入紅黑樹？)：

JDK 1.8 之前 HashMap 的實現是 數組+鏈表，即便哈希函數取得再好，也很難達到元素百分百均勻分佈。當 HashMap 中有大量的元素都存放到同一個桶中時，這個桶下有一條長長的鏈表，這個時候 HashMap 就至關於一個單鏈表，假如單鏈表有 n 個元素，遍歷的時間複雜度就是 O(n)，徹底失去了它的優點。針對這種狀況，JDK 1.8 中引入了 紅黑樹（查找時間複雜度爲 O(logn)）來優化這個問題。

 

15. 平時在使用HashMap時通常使用什麼類型的元素做爲Key？

選擇Integer，String這種不可變的類型，像對String的一切操做都是新建一個String對象，對新的對象進行拼接分割等，這些類已經很規範的覆寫了hashCode()以及equals()方法。做爲不可變類天生是線程安全的，

 

源碼解析閱讀：

1.https://blog.csdn.net/u011240877/article/details/53358305#%E4%BC%A0%E7%BB%9F-hashmap-%E7%9A%84%E7%BC%BA%E7%82%B9

2. http://www.javashuo.com/article/p-csdeqcso-dm.html

3. http://www.javashuo.com/article/p-uqkohdtn-dg.html

4. https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76555359#commentBox

5.

 

更多關於hashMap集合的面試題：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/32355676

https://zhuanlan.zhihu.com/p/40760616

http://www.javashuo.com/article/p-qlgzvacj-z.html

https://www.jianshu.com/p/7af5bb1b57e2

https://baiqiantao.github.io/Java/%E9%9B%86%E5%90%88/3AFbAb/