JDK1.8中对hashmap的优化

 

在Java编程语言中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另外一个是模拟指针（引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的，HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结构，但是在jdk1.8里 
加入了红黑树的实现，当链表的长度大于8时，转换为红黑树的结构。

，Java中HashMap采用了链地址法。链地址法，简单来说，就是数组加链表的结合。在每个数组元素上都一个链表结构，当数据被Hash后，得到数组下标，把数据放在对应下标元素的链表上。

     */
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;//用于定位数组索引的位置
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;//链表的下一个Node

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

Node是HashMap的一个内部类，实现了Map.Entry接口，本质是就是一个映射(键值对)。

有时两个key会定位到相同的位置，表示发生了Hash碰撞。当然Hash算法计算结果越分散均匀，Hash碰撞的概率就越小，map的存取效率就会越高。

HashMap类中有一个非常重要的字段，就是 Node[] table，即哈希桶数组，明显它是一个Node的数组。如果哈希桶数组很大，即使较差的Hash算法也会比较分散，如果哈希桶数组数组很小，即使好的Hash算法也会出现较多碰撞，所以就需要在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。

如果哈希桶数组很大，即使较差的Hash算法也会比较分散，如果哈希桶数组数组很小，即使好的Hash算法也会出现较多碰撞，所以就需要在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。

这里存在一个问题，即使负载因子和Hash算法设计的再合理，也免不了会出现拉链过长的情况，一旦出现拉链过长，则会严重影响HashMap的性能。于是，在JDK1.8版本中，对数据结构做了进一步的优化，引入了红黑树。而当链表长度太长（默认超过8）时，链表就转换为红黑树，利用红黑树快速增删改查的特点提高HashMap的性能，其中会用到红黑树的插入、删除、查找等算法

• 由 数组+链表 的结构改为 数组+链表+红黑树。
  拉链过长会严重影响hashmap的性能，所以1.8的hashmap引入了红黑树。
  在链表元素数量超过8时改为红黑树，少于6时改为链表，中间7不改是避免频繁转换降低性能。
  相对于链表，改为红黑树后碰撞元素越多查询效率越高。链表O(n)，红黑树O(logn)。
• 优化了高位运算的hash算法：h^(h>>>16)
  将hashcode无符号右移16位，让高16位和低16位进行异或。
• 扩容后，元素要么是在原位置，要么是在原位置再移动2次幂的位置，且链表顺序不变。
  不需要重新计算hash，只需要根据原来hash值新增的bit是1还是0分别放进两个链表lo和hi（非红黑树的情况）里，0的话索引没变，1的话索引变为原索引加原来的数组长度。
  因为用的尾插法所以新数组链表不会倒置，多线程下不会出现死循环。

作者：pluss
链接：https://www.jianshu.com/p/a3a0090fac4d
来源：简书
简书著作权归作者所有，任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。