HashMap底层原理_hashmap底层实现原理

1.HashMap的概念

HashMap基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键。（除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同。）HashMap不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

• HashMap和Hashtable的区别？添加链接描述

2.底层数据结构

HashMap底层采用哈希表结构（数组+链表、JDK1.8后为数组+链表+红黑树）实现，结合了数组和链表的优点：

数组优点： 通过数组下标可以快速实现对数组元素的访问，效率极高；

链表优点： 插入或删除数据不需要移动元素，只需修改节点引用，效率极高。

HashMap图示如下：

HashMap内部使用数组存储数据，数组中的每个元素类型为Node<K,V>：

//Node包含了四个字段：hash、key、value、next，其中next表示链表的下一个节点。
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
       
   final int hash;    
   final K key;    
   V value;
   Node<k,V> next; //链表的下一个节点

Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
           
    this.hash = hash;        
    this.key = key;        
    this.value = value;        
    this.next = next;   
}

public final K getKey()       {
    return key; }    
public final V getValue()     {
    return value; }   
public final String toString() {
    return key + "=" + value; }

public final int hashCode() {
   
     return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);   
}
public final boolean equals(Object o) {
           
     if (o == this)   return true;        
     if (o instanceof Map.Entry) {
               
     Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;            
         if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&               
            Objects.equals(value, e.getValue()))                
            return true;      
  }
  return false;
  }
}
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2.JDK1.8之前存在的问题？

JDK1.8之前，HashMap底层实现用的是数组+链表。（JDK1.8以后用数组+链表+红黑树）。

HashMap通过hash方法计算key的哈希码，然后通过（n-1）&hash 公式（n为数组长度,初始化数组默认长度为16），得到key在数组中存放的下标。

当两个key在数组中存在的下标一致时（哈希冲突，哈希碰撞），数据将以链表的方式存储。

在链表中查找数据必须从第一个元素开始一层一层往下找，直到找到为止，时间复杂度为O(N)，所以当链表长度越来越长时，HashMap的效率越来越低。

哈希码如何计算？添加链接描述

如何解决？
加入红黑树
当链表中的元素超过8个（TREEIFY_THRESHOLD）并且数组长度大于64（MIN_TREEIFY_CAPACITY）时，会将链表转换为红黑树，转换后数据查询时间复杂度从O(N)变为O(logN)。

红黑树的节点使用TreeNode表示：

static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
    
   TreeNode<K,V> parent;  // red-black tree links    
   TreeNode<K,V> left;    
   TreeNode<K,V> right;    
   TreeNode<
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