Java集合框架（Collection Framework）學習之 HashMap

從API文檔能夠獲得HashMap的如下幾個特色：

• 基於哈希表（hash table）實現，而且是鏈式哈希表
• 容許空值和空鍵（null=null 鍵值對）
• HashMap與Hashtable基本相同，區別是HashMap是非同步、非線程安全的，而且能夠支持空值
• HashMap是無序的：HashMap不保證元素的順序，也不保證元素的順序會保持不變
• O(1)的時間效率：它對get和put基本操做提供了常數時間（constant-time）的性能
• 影響HashMap性能的兩個參數：初始化容量和負載因子（load factor）。不要把初始化容量設的太大，也不要把負載因子設的過小 。爲了更好地權衡時間和空間消耗，默認的負載因子通常爲0.75。默認的容量是16。
• 當哈希表裏的entry（鍵值對）超過必定閾值（threshold=capacity*factor)時，哈希表會進行再哈希（rehash）。再哈希後的哈希表的桶的個數以前的兩倍 。

使用選擇

Hashtable 從jdk1.0就有了，而HashMap是jdk1.2添加了，ConcurrentHashMap在jdk1.5才提供。
Hashtable和ConcurrentHashMap都是線程安全的。可是ConcurrentHashMap是1.5添加的更高級的併發工具。它使用了分段鎖技術來實現更細粒度的同步。所以ConcurrentHashMap比Hashtable效率較高，所以在多線程狀況下通常使用ConcurrentHashMap。而HashMap是非線程安全的，所以通常在單線程下使用。

優先選擇：多線程訪問：ConcurrentHashMap。單線程訪問：HashMap

驗證

寫個簡單易懂的代碼做爲例子，代碼以下，而後分別在有註釋的兩行代碼前設置斷點：

public class HashMapL {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(null, null);  //test null key and null value;
        for(int i=0; i<16; i++){
            hashMap.put(i, i);  //autoboxing
        }
                
}

以debug模式運行上面代碼能夠看出HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();初始化了以下的hashMap：

從上圖能夠看到，負載因子loadfactor默認值是0.75。注意，threshold如今的值時0。根據HashMap源碼裏面的註釋能夠知道，這個值是在給table分配空間後纔會計算threshold的值，分配前它的值是0,而如今table的值爲null，還沒有分配。那麼這裏的table是什麼呢？瞭解拉鍊式哈希表的人就會輕易知道它是一個鏈表數組。

按F6執行下一步，給hashMap賦值，而且是空值，來驗證與Hashtable的區別：能夠保存空值。

從上圖能夠看到，

1. 如今table已經初始化了，它如今擁有一個元素 "null=null"（從圖片最下面能夠當作）。
2. 它是一個包含16個元素的Node<k,v>類型數組
3. 記住，如今table的id=24，能夠和以後進行再哈希後的tableid對比。

繼續按F6，直到size=threshold=12，此刻table的id和以前的同樣，仍是id=24

如今再按一次F6執行下一步，向hashMap裏添加一個元素，讓元素的總數size大於閾值threshold

從圖片中看到，table的id=104，大小爲32，閾值threshold=24。而以前的id=24，大小爲16，threshold=12。所以得出結論，

當元素大小size大於閾值threshold時就會進行再哈希。再哈希後，HashMap就會自動擴容爲以前的2倍。而且用一個新的對象代替原來的對象。
由此也可得知，自動擴容是須要消耗資源的，要儘可能減小自動擴容的發生。

參考：

API文檔
How HashMap works in java，強烈推薦！ （以前看了這篇文章感受真的太好了，有種本身不用寫了感受。因此這篇博文最主要的目的是總結下HashMap的特色。和這篇文章的debug思路）