面試高頻問題：HashMap實現原理

今天給同窗們講講一個面試常常遇到的高頻問題，HashMap實現原理，但願在金三銀四的季節對同窗們有幫助。

HashMap結構圖目錄
 1、嘮叨
 2、解析思路

 3、get方法
 4、put方法
 5、resize方法

 1、嘮叨

認真閱讀了下HashMap的實現方式，也參考了網上別人的一些解析，我的以爲仍是有些東西想說。網上有的文章名字爲HashMap源碼解析，實際上就是給它裏面的一些方法加上一些註釋而已，有很多都是這樣的。
我本身看源碼的時候，發現不是別人不想解析，而是它的實現真的須要親自研讀，多理順幾遍才知道怎麼回事。
我在這裏解析的文字描述也較多，無論誰的解析，本身也都要看一下JDK源碼的具體實現，咱們僅提供參考而已。

2、解析思路

源碼不太方便看，先說明一下個人閱讀思路。
1.把經常使用的幾個方法拷貝到文本編輯器裏面。
2.HashMap中不一樣的時候會有不一樣的流程，梳理方法中的邏輯流程。就像採用極端法，採用特殊的數據，而後查看方法執行語句。未執行的語句暫時不考慮。
3.註釋源碼...我以爲HashMap的實現方式不夠好，關鍵的幾個方法裏面包含的狀況太多了，閱讀起來是有難度的，而寫程序的目的之一不就是讓其餘開發者閱讀嗎？一個方法內部作了太多的事情，違反了代碼整潔的規則，一個函數作要儘可能少的事情。
解析
以前稍微介紹了一些HashMap的特性，HashMap初探。
（https://www.jianshu.com/p/be9ffb76db30）這裏接着深刻。

3、get方法

先挑最簡單的說

 

 

1 先從數組下標，找到對應的Node2. 
2 若是Node裏的第一個節點命中，直接返回
3 若是有衝突，則經過key.equals(k)去查找對應的entry
4 若爲樹，則在樹中經過key.equals(k)查找，O(logn)；
5 若爲鏈表，則在鏈表中經過key.equals(k)查找，O(n)。put方法這個中間涉及的邏輯多一些，方法須要分不一樣的步驟看。

 

 

4、put方法

這個中間涉及的邏輯多一些，方法須要分不一樣的步驟看。
思路：
1對key的hashCode()作hash，而後再計算index;
2若是沒碰撞直接放到bucket裏；
3若是碰撞了，以鏈表的形式存在buckets後；
4若是節點已經存在就替換old 5value(保證key的惟一性)
6若是碰撞致使鏈表過長(大於等於TREEIFY_THRESHOLD)，就把鏈表轉換成紅黑樹；
7若是Node的容量滿了(超過load factor*current capacity)，就要resize。

 

通常不發生碰撞的時候，相對簡單，數據量較小的狀況下。

 

 

我解釋下關於碰撞衝的循環。
1.查看是否存在相同的key，存在相同的key跳出循環，覆蓋key的value。
2.若是不存在相同的key，在鏈表末尾插入新的Node若是鏈表節點過長，轉換爲樹。
3.若是鏈表節點過長，轉換爲樹。

 

 

紅黑樹的部分，咱們下次單獨解析

 5、resize方法

這個涉及的內容，有很多線須要捋一捋。首先看申明時候會resize()。它們都在調用put的時候執行的。

1.table == 的時候

 

 

2.鍵值映射的的數目大於臨界值的時候。

 

 

6、resize具體方法

 

 

若是是第一次resize，咱們抽出來會執行到的語句。
1.初始化容量
2.初始化threshold，也就是初始化臨界值，決定了table的鍵值對數目到何時會再次resize()

 

第二次及後續的resize執行流程

 

 

resize中對有碰撞的鏈表的操做寫的頗有意思，再敘述一下。在從新分配索引的時候，有從新組建鏈表的操做。

舉個比較誇張的例子，讀者就明白了。
1.e.hash < 2，那麼e.hash&oldCap就等於0，索引爲小於以前hash表大小之內的索引。也就是當初的索引不變。
2.e.hash > 2的時候，e.hash&old不等於0，那麼它的索引就爲當前表的索引再加上新擴容的大小。

                案例圖

這個圖說的是，當hashmap的表大小爲2擴充到4的時候，本來掛載在1位置的鏈表，從新分配以後的樣子。

最後 篇幅有限，我這裏僅僅介紹了get方法，put方法，resize方法的具體原理，文章就已經很是長了，不利於閱讀。 下次再補充一下HashMap的hash方法原理，其他的相關注意事項。