数组:数组存储区间是连续的,占用内存严重,故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小,为O(1);数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;

链表:链表存储区间离散,占用内存比较宽松,故空间复杂度很小,但时间复杂度很大,达O(N)。链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易。

哈希表:那么我们能不能综合两者的特性,做出一种寻址容易,插入删除也容易的数据结构?答案是肯定的,这就是我们要提起的哈希表。哈希表((Hash table)既满足了数据的查找方便,同时不占用太多的内容空间,使用也十分方便。

哈希表有多种不同的实现方法,我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法,我们可以理解为“链表的数组” ,如图:

    hashmap实现原理及常见问题

从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的,一个长度为16的数组中,每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得,也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中,12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。

HashMap其实也是一个线性的数组实现的,所以可以理解为其存储数据的容器就是一个线性数组。这可能让我们很不解,一个线性的数组怎么实现按键值对来存取数据呢?这里HashMap有做一些处理。

首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry,其重要的属性有 key , value, next,从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean,我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组,这个数组就是Entry[],Map里面的内容都保存在Entry[]里面。

疑问:如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同,会不会有覆盖的危险?

这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性,作用是指向下一个Entry。打个比方, 第一个键值对A进来,通过计算其key的hash得到的index=0,记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B,通过计算其index也等于0,现在怎么办?HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C;这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。到这里为止,HashMap的大致实现,我们应该已经清楚了。

 

常见问题:

1、hashmap如何扩容?

一般我们声明HashMap时,使用的都是默认的构造方法:HashMap<K,V>,看了代码你会发现,它还有其它的构造方法:

HashMap(int initialCapacity, float loadFactor),

其中参数initialCapacity为初始容量16,loadFactor为加载因子,扩容就是在put加入元素的个数超过initialCapacity * loadFactor的时候就会将内部Entry数组大小扩大至原来的2倍,然后将数组元素按照新的数组大小重新计算索引,放在新的数组中,同时修改每个节点的链表关系(主要是next和节点在链表中的位置)。

2、hashmap线程安全么?

HashMap在put的时候,插入的元素超过了容量(由负载因子决定)的范围就会触发扩容操作,就是rehash,这个会重新将原数组的内容重新hash到新的扩容数组中,在多线程的环境下,存在同时其他的元素也在进行put操作,如果hash值相同,可能出现同时在同一数组下用链表表示,造成闭环,导致在get时会出现死循环,所以HashMap是线程不安全的。

3、arraylist如何扩容?

  • 得到当前的ArrayList的容量(oldCapacity)。

  • 计算除扩容后的新容量(newCapacity),其值(oldCapacity + (oldCapacity >>1))约是oldCapacity 的1.5倍。

  • 这里采用的是移位运算。为什么采用这种方法呢?应该是出于效率的考虑。

  • 当newCapacity小于所需最小容量,那么将所需最小容量赋值给newCapacity。

  • newCapacity大于ArrayList的所允许的最大容量,处理。进行数据的复制,完成向ArrayList实例添加元素操作。

4、在 HashMap 中,如果两个不同的 key 计算得出的散列值相同,后来的岂不是会覆盖先来的?

链地址法:将哈希表的每个单元作为链表的头结点,所有哈希地址为 i 的元素构成一个同义词链表。即发生冲突时就把该关键字链在以该单元为头结点的链表的尾部。

HashMap 就是使用链地址法来解决冲突的。数组中的每一个单元都会指向一个链表,如果发生冲突,就将 put 进来的 K- V 插入到链表的尾部。

5、hashmap的hash函数?

hashmap实现原理及常见问题

简单说这就是个“扰动函数”,最终的目的是让散列分布地更加均匀。

算法就是拿存储key的hashcode值先右移16位,再与hashcode值进行亦或操作,即不求进位只求按位相加的值:盗图:

hashmap实现原理及常见问题

 

参考:https://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/14166593

 

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