集合框架之HashMap（一）

HashMap是非常重要的数据结构,并且大部分面试都会问到，优秀的java程序员应当要对HashMap进行深入的了解，今天我们就来剖析一下它。

HashMap简介
成员变量
get和put的流程
hashMap相关的面试题
总结

一.简介

首先，HashMap是一个无序key,value集合，它的底层存储是由数组加链表和红黑树结构组成的的。在进行添加，删除和查找时，效率非常高，如果不考虑哈希碰撞，一次定位就能完成操作，时间复杂度为O(1)。
下面是一个默认长度的hashMap。

在这里插入图片描述

二.hashMap的成员变量

1.初始大小

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

这个是值是数组长度，也就是数组的初始最大行数，当然如果碰撞比较多，也有可能hashMap存了200个值，但是容量还是16。当然这不是理想状态。

2.最大值

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

这个没有什么好说的，hashMap最大容量。

3.增长因子

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

增长因子，就是如果数组被占用的大小超过当前大小的75%时，就进行扩容，按照当前容量二倍创建一个新的Entry,把旧Entry里的值重新hash计算，放到新的Entry里。

4.变树阈值

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

jdk8对hashMap做的优化，当链表长度大于8时，链表转换成红黑树，因为红黑树的查询效率是O（logn)，
而链表的查询效率是O(n)

5.变链阈值

static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

当红黑树总元素数小于6时，再转换成链表。因为红黑树元素太少时，效率比较低，所以转换成链表

三.HashMap的构造器

HashMap 提供了四个构造器，下面来一一看下。

1.HashMap()

使用默认的构造函数，构造一个初始容量为16，增长因子为0.75的空HashMap;

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
}

2.HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

第一个参数是初始大小，第二个参数是增长因子，通过这两个参数来构造一个空的HashMap。

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    //判断容量是否小于0
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                           initialCapacity);
    //判断容量是否超过最大值
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
    //判断加载因子
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                           loadFactor);
    this.loadFactor = loadFactor;
    //计算下一次resize的阈值
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

3.HashMap(int initialCapacity)

一个参数的构造，通过初始增长因子构造一个空的HashMap，调用

HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)构造方法。
public HashMap(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

4.HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

根据已有的Map接口创建一个元素相同的hashMap，使用默认的初始容量和增长因子。
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}

四.get和put方法

1.put方法

在HashMap插入值时，会判断是否已经初始化，如果没有初始化，就会创建一个长度为16的Entry，设置增长因子，默认为0.75。
然后判断key是否是Null，如果是Null则放到0处，如果不是，则对其key进行hash，实际操作是高位与低位混淆后做求余操作，然后，如果hash求出来的值与数组上的key值进行匹配，如果没有匹配上，则放到对应的数组bucket位置；如果与之前可以匹配上了（即为hash碰撞），则一一对比链表上的Key值是否相同，如果匹配上了则对当前位置的值进行修改，如果没有匹配的key,则放到该链表的尾部。

2.get方法

在hashMap进行get操作时，先判断key是否是null,如果是null则，直接取0处的bucket值，
如果不是则对key的hash值和数组上的每一个bucket的key的hash值对比没如果相同，则循环链表并对比key值是否相同，如果都相同，则返回该位置的value，如果没有相同的，则返回空。

五.HashMap相关的面试题

1.hashMap和hashtable区别
hashMap和Hashtable的内部结构基本一致，
1）hashMap支持null 作为key，但hashtable不支持；
2）HashMap是非线程安全的数据结构，所以相对来说，存取速度比较快；而Hashtable是线程安全的，因为hashtable的get、put等方法上添加了synchrounized的参数，对大部分方法上了排他锁，也就是说，在一个线程访问时其他线程都要等待。
但是如果数据量增大以后，HashTable的效率下降的比较快，所以如果你需要保证线程安全又要兼顾效率的话，从jdk1.6版本开始，java给提供了ConcurrentHashMap，它相对于hashtable的性能，做了优化，
它提出了分段锁机制，它默认分8个段，操作开始时，先判断在那段内，然后操作时只锁定该段的数据，这样的话，只有访问同一个段的线程才回排队等待，访问不同段的线程之间互不冲突，这样来说，相对于hashtable对多线程的操作的效率提升了至少8倍，多线程并发操作效率得到了极大的提高。
2.Map<String,Object> map = new HashMap<>(20)，问，该HashMap扩容了几次？
答：扩容了0次，因为它调用了HashMap的初始化方法，直接创建了一个长度为32的HashMap，而不是一个一个添加值，添加了20次，所以它只扩容了1次。
3.Map<String,Object> map = new HashMap<>(28),问，这条语句java虚拟机做了什么？
答：该语句创建了一个初始容量为64的空格的HashMap,为什么是64而不是32呢，因为它没有传加载因子，所以他的加载因子是0.75,28/32=0.875 ,已超过了0.75的阈值，所以自动扩容为当前的二倍，创建了一个长度为64的hashMap。