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  • HashMap实现原理(jdk1.7/jdk1.8)

    HashMap的底层实现: 

    1、简单回答 

      JDK1.7:HashMap的底层实现是:数组+链表
      JDK1.8:HashMap的底层实现是:数组+链表/红黑树
      
      为什么要红黑树?
      红黑树:一个自平衡的二叉树
      当结点多了用红黑树,少了用链表
      因为少的话用红黑树太复杂,多了话用红黑树可以提高查询效率。
      红黑树:(自动调整根结点,保证左右两边的结点数差不多),它会左旋,右旋来实现。


       

     JDK1.7:HashMap的底层实现是:数组+链表

    2、复杂回答v1.0版

     
     每一个对映射关系的存储位置:
      存储的位置:
    (1)先计算key的hash值,通过hashCode()就可以得到,
    (2)再用hash值经过各种(异或)操作,得到一个int数字,目的是使得更均匀的分布在数组的每一个元素中。
    (3)再用刚才的int值,与table数组的长度-1做一个“按位与&"
    运算,目的是得到一个[i]
        因为数组的长度是2的n次方,长度-1的数的二进制是前面都是0,后面都是1,任何数与它做“&”,结果一定是[0,该数]之间
     
     
     为什么会出现链表?
      (1)两个不同的key对象,仍然可能出现hashCode值一样
      (2)就算hashCode不一样,经过刚才的计算,得到[i]是一样的
      (3)而我们的数组的元素table[i]本来只能放一个元素,那么现在有多个元素需要存储到table[i]中,只能把这几个元素用链表连接起来
     
       简单比喻:
       y = f(x)
      两个不一样的x,可能得到一样的y
     
     那么存储到HashMap中的是什么样的元素呢?
      (1)首先是Map.Entry类型:映射项(键-值对)。
      (2)其次HashMap有一个内部类HashMap.Entry实现了Map.Entry接口类型
     
      内部类Entry由四部分组成:
      (1)key
      (2)value
      (3)下一个Entry:next
      (4)hash值计算的整数值,为了后面查询快一点
     
     
      如何避免重复?
      如果两个key的hash值是一样的,还要调用一下equlas()方法,如果返回true,就会把新的value替换旧的value。
      如果两个key的hash值是一样的,还要调用一下equlas()方法,如果返回false,就会把新的Entry连接到旧的Entry所在链表的头部(first)
     如果两个key的hash值是不一样的,但是[i]是一样的,就会把新的Entry连接到旧的Entry所在链表的头部(first)
      如果两个key的hash值是不一样的,并且[i]不一样的,肯定存在不同table[i]中
     
      我们把table[i]称为“桶bucket”。
     
     
      回忆:两个对象的hash值:
      (1)如果两个对象是“相等”,他们的hash值一定是一样
       (2)如果两个对象的hash值是一样,他们可能是相同的对象,也可能是不同的对象。
     


      3、复杂追踪源代码v2.0版


      (1)什么时候扩容
      当元素的个数达到“阈值”,并且新添加的映射关系计算出来的table[i]位置是非空的情况下,再扩容
      默认加载因子 (0.75):DEFAULT_LOAD_FACTOR
      阈值 = table.length * 加载因子(loadFactor)
      第一次阈值:16 * 0.75 = 12
      初始容量:DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:16
      第二次阈值:32 * 0.75 = 24
      ...

     HashMap中table的长度有一个要求:必须是2的n次方
     
     
      (2)跟踪一下put方法的源代码
      第一步:如果table是空的,会先把table初始化为一个长度为16的数组,如果你指定的长度不是2的n次方,会往上纠正为最接近的2的n次方
              并且把阈值 threshold= table.length * 加载因子(loadFactor) = 12。
      第二步:如果key是null,首先确定的位置是table[0],
         如果原来table[0]已经有key为null的Entry,用新的value替换旧的value
       如果原来table[0]没有key为null的Entry,那么创建一个新的Entry对象,作为table[0]桶下面的链表的头,原来的那些作为它next。
     
      第三步:如果key不是null,那么用key的hashCode值,通过hash()函数算出一个int值称为"hash"
      第四步:通过刚才的“hash”的int值与table.length-1做&运算,得到一个下标index,表示新的映射关系即将存入table[index]
      第五步:循环判断table[index]位置是否为空,并且是否有Entry的key与我新添加的key是否“相同”,如果相同,就用新的value替换旧的value
      第六步:添加新的映射关系
        (1)判断是否要扩容:        
            当元素的个数达到“阈值”,并且新添加的映射关系计算出来的table[i]位置是非空的情况下,table再扩容为原来的2倍长
            如果扩容了,那么要重新计算hash和index
        (2)把新的映射关系创建为一个Entry的对象放到table[index]的头部。

     JDK1.8:HashMap的底层实现是:数组+链表/红黑树 


      1、复杂回答v1.0


      (1)映射关系的类型
     添加到HashMap1.8种的映射关系的对象是HashMap.Node类型,或者是HashMap.TreeNode类型。
      它也是Map.Entry接口的实现类。
     
     (2)映射关系添加到table[i]中时,如果里面是链表,新的映射关系是作为原来链表的尾部
      “七上八下”:JDK1.7在上,JDK1.8在下。
      
      为什么要在下面,因为如果是红黑树,那么是在叶子上,保持一致,都在下面。
     
     (3)扩容的时机不同
      第一种扩容:元素个数size达到阈值threshod = table.length * 加载因子  并且table[i]是非空的
     第二种扩容:当某个桶table[index]下面的结点的总数原来已经达到了8个,这个时候,要添加第9个时,会检查
      table.length是否达到64,如果没达到就扩容。如果添加第10个时,也会检查table.length是否达到64,如果没达到就扩容。
     为什么,因为一旦扩容,所有的映射关系要重新计算hash和index,一计算原来table[index]下面可能就没有8个,或新的映射关系也可能不在table[index],
      这样就可能均匀分布。
     
     (4)什么时候从链表变成红黑树
     当table[index]下面结点的总数已经达到8个,并且table.length也已经达到64,那么再把映射关系添加到
      table[index]下时,就会把原来的链表修改红黑树
     
      (5)什么时候会从红黑树变为链表
      当删除映射关系时table[index]下面结点的总数少于6个,会把table[index]下面的红黑树变回链表。


    2、put的源代码v2.0


     第一步:计算key的hash,用了一个hash()函数,目的得到一个比hashCode更合理分布的一个int值
     第二步:如果table是空的,那么把table初始化为长度为16的数组,阈(yu)值初始化为= 默认的长度16 * 默认的加载因子0.75 = 12
     DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:默认的初始化容量16
     DEFAULT_LOAD_FACTOR:默认加载因子 0.75
     第三步:查看table[index]是否为空,如果为空,就直接new一个Node放进去
         index = hash的int值 & table.length-1
      第四步:先查看table[index]的根节点的key是否与新添加的映射关系的key是否“相同”,如果相同,就用新的value替换原来的value。
       第五步:如果table[index]的根节点的key与新添加的映射关系的key不同,
      还要看table[index]根结点的类型是Node还是TreeNode类型,
      如果是Node类型,那么就查看链表下的所有节点是否有key与新添加的映射关系的key是否“相同”,如果相同,就用新的value替换原来的value。
      如果是TreeNode类型,那么就查看红黑树下的所有叶子节点的key是否与新添加的映射关系的key是否“相同”,如果相同,就用新的value替换原来的value。
      
     第六步:如果没有找到table[index]有结点与新添加的映射关系的key“相同”,那么
     如果是TreeNode类型,那么新的映射关系就创建为一个TreeNode,连接到红黑树中
     如果是Node类型,那么要查看链表的结点的个数,是否达到8个,如果8个,并且table.length小于64,那么先扩容。
     TREEIFY_THRESHOLD:树化阈值8
     MIN_TREEIFY_CAPACITY:最小树化容量64


     UNTREEIFY_THRESHOLD:反树化,从数变为链表的阈值6

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