HashMap深入解析

兄弟姐妹

HashMap：快，遍历顺序不确定，非线程安全
Hashtable：遗留类，线程安全，只有一个线程能写，并发性能较差
LinkedHashMap：记录插入顺序
ConcurrentHashMap：线程安全，分段锁

HashMap是什么

从结构实现来讲，HashMap是数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下如所示。

HashMap结构

重要组成：
Node：实现了Map.Entry接口，本质是就是一个映射(键值对)。
Node[] table：哈希桶数组
int threshold：所能容纳的k-v对极限（table.length * load factor）
final float loadFactor：负载因子
int modCount：结构变化次数（put新的算，但是覆盖value不算）
int size：当前map中的k-v数量

设计思路

本质：空间成本和时间成本之间权衡

其实就是在根据实际情况确定哈希桶数组的大小，并在此基础上设计好的hash算法减少Hash碰撞。
那么通过什么方式来控制map使得Hash碰撞的概率又小，哈希桶数组（Node[] table）占用空间又少呢？答案就是好的Hash算法和扩容机制。

在HashMap中，哈希桶数组table的长度length大小必须为2的n次方(一定是合数)，这是一种非常规的设计，常规的设计是把桶的大小设计为素数。相对来说素数导致冲突的概率要小于合数。主要是为了在取模和扩容时做优化，同时为了减少冲突，HashMap定位哈希桶索引位置时，也加入了高位参与运算的过程。

原理实现

1.确定哈希桶数组索引位置
hash()、取模运算的巧妙（来计算该对象应该保存在table数组的哪个索引处，当length = 2^n时，h&(length-1) = h%length，&比%更高效）

取模运算

2.分析HashMap的put方法
putVal()

put()

3.扩容机制
遍历旧的数组和所有node，重新计算hash，再refresh。
区别1.7和1.8（引入红黑树）

分布散列的时候

很极端

小结

1.扩容是特别消耗性能的，在能估算map大小的时候，可以初始化一个数值。
2.HashMap是线程不安全的，会造成死循环
3.jdk1.8中的红黑树对HashMap的性能优化

拓展

Hash哈希

• 可变数据类型的操作改变，导致哈希值的改变

ConcurrentHashMap

• 分段锁
• 对于size()的统计

参考

Java8系列之重新认识HashMap
漫画：什么是ConcurrentHashMap？