Java HashMap的实现原理

HashMap

HashMap是一个用于存储Key-Value键值对的集合，每一个键值对称为Entry。这些个键值对（Entry）分散存储在一个Entry数组当中，HashMap数组每一个元素的初始值都是Null。

几个重要参数：

1、初始容量，必须为2的幂次，默认为16；

/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

2、最大容量，2^30；

/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

3、装载因子，默认为0.75;

/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

4、Java8 中，HashMap初始采用链表解决hash冲突，在同一个位置的冲突节点达到一定阈值后，调节为红黑树存储，是为了防止查找时间过长。默认值为：链表长度超过8就转红黑树，红黑树由于删除操作，节点数小于6就转链表。

/**
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin.  Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

几个重要方法：

1、

put(K key, V value)

首先，利用一个哈希函数来确定Entry的插入位置index；如果发生hash冲突，可以利用链表来解决。新来的Entry节点插入链表时，使用的是“头插法”，这是基于时间局部性，认为后插入的Entry被查找的可能性更大。

2、

get(Object key)

计算该key的hash值，定位到具体位置，如果该位置存在多个节点，则遍历链表或在红黑树中查询。

几个注意事项：

1、为什么数组容量必须为2的幂次？

这是为了快速计算hash值，Length是HashMap的长度

index =  HashCode（Key） % Length ?
index =  HashCode（Key） &  （Length - 1）

第二种位运算速度更快！为了保证hash算法的均匀分布，Length - 1的二进制表示应该全为1

2、每次扩容的容量

扩容的时机有两个，

1）元素总个数大于

capacity*factor

时；

2）当同一数组位置(bin),由于hash冲突太多，由链表转化为树，而此时数组总容量 <

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64

时，也会进行

resize

。

数组容量必须为2的幂次，所以每次都2倍扩容，使得所有元素rehash后要么在原位置，要么移动2的幂次距离。