关于HashMap

一、Java集合容器关系：

二、Java集合容器详解

我们常见的有集合数据有三种结构：1、数组结构 2、链表结构 3、哈希表结构 下面我们来看看各自的数据结构的特点：

1. 数组结构： 存储区间连续、内存占用严重、空间复杂度大
   优点： 随机读取和修改效率高，原因是数组是连续的（随机访问性强，查找速度块）
   缺点： 插入和删除数据效率低，因插入数据，这个位置后面的数据在内存中都要往后移动，且大小固定不易动态扩展。
2. 链表结构： 存储区间离散、占用内存宽松、空间复杂度小
   优点： 插入删除速度快，内存利用率高，没有固定大小，扩展灵活
   缺点： 不能随机查找，每次都是从第一个开始遍历（查询和修改效率低）
3. 哈希表结构： 结合数组结构和链表结构的优点，从而实现了查询和修改效率高，插入和删除效率也高的一种数据结构而我们常见的HashMap就是这样的一种数据结构
   

三、HashMap的底层实现

1. JDK1.8之前

   JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列 。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。

   所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法 换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。

   JDK 1.8 的 hash方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加简化，但是原理不变。JDK 1.8 HashMap 的 hash 方法源码:

   static final int hash(Object key) {
         int h;
         // key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
         // ^ ：按位异或
         // >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
         return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
     }
   

   对比一下 JDK1.7的 HashMap 的 hash 方法源码.

   static int hash(int h) {
        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
   
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }
   

   相比于 JDK1.8 的 hash 方法 ，JDK 1.7 的 hash 方法的性能会稍差一点点，因为毕竟扰动了 4 次。

   所谓 “拉链法” 就是：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可。

2. JDK1.8之后

   相比于之前的版本， JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

3. 

   TreeMap、TreeSet以及JDK1.8之后的HashMap底层都用到了红黑树。红黑树就是为了解决二叉查找树的缺陷，因为二叉查找树在某些情况下会退化成一个线性结构。

4. 推荐阅读：
   《Java 8系列之重新认识HashMap》 ：https://zhuanlan.zhihu.com/p/21673805

四、HashMap中的put()和get()的实现原理

• map.put(k,v)实现原理

1. 首先将k,v封装到Node对象当中（节点）。
2. 然后它的底层会调用K的hashCode()方法得出hash值。
3. 通过哈希表函数/哈希算法，将hash值转换成数组的下标，下标位置上如果没有任何元素，就把Node添加到这个位置上。如果说下标对应的位置上有链表。此时，就会拿着k和链表上每个节点的k进行equal。如果所有的equals方法返回都是false，那么这个新的节点将被添加到链表的末尾。如其中有一个equals返回了true，那么这个节点的value将会被覆盖。

• map.get(k)实现原理

1. 先调用k的hashCode()方法得出哈希值，并通过哈希算法转换成数组的下标。
2. 通过上一步哈希算法转换成数组的下标之后，在通过数组下标快速定位到某个位置上。
   重点理解:

   如果这个位置上什么都没有，则返回null。

   如果这个位置上有单向链表，那么它就会拿着参数K和单向链表上的每一个节点的K进行equals，如果所有equals方法都返回false，则get方法返回null。

   如果其中一个节点的K和参数K进行equals返回true，那么此时该节点的value就是我们要找的value了，get方法最终返回这个要找的value。

五、为何随机增删、查询效率都很高的原因是？

• 原因:

  增删是在链表上完成的，而查询只需扫描部分，则效率高。HashMap集合的key，会先后调用两个方法，hashCode and equals方法，这这两个方法都需要重写。

六、为什么放在hashMap集合key部分的元素需要重写equals方法？

因为equals方法默认比较的是两个对象的内存地址