你知道的越多，你不知道的越多
敖丙——吊打面試官系列

前言

作為一個在互聯網公司面一次拿一次Offer的面霸，打敗了無數競爭對手，每次都只能看到無數落寞的身影失望的離開，略感愧疚（請允許我使用一下夸張的修辭手法）。

于是在一個寂寞難耐的夜晚，我痛定思痛，決定開始寫互聯網技術棧面試相關的文章，希望能幫助各位讀者以后面試勢如破竹，對面試官進行360°的反擊，吊打問你的面試官，讓一同面試的同僚瞠目結舌，瘋狂收割大廠Offer！

所有文章的名字只是我的噱頭，我們應該有一顆謙遜的心，所以希望大家懷著空杯心態好好學，一起進步。

正文

一個婀娜多姿，穿著襯衣的小姐姐，拿著一個精致的小筆記本，徑直走過來坐在我的面前。
看著眼前這個美麗的女人，心想這不會就是Java基礎系列的面試官吧，真香。
不過看樣子這么年輕應該問不出什么深度的吧，嘻嘻。（哦？是么😏）

小伙子，聽前面的面試官說了，你Redis和消息隊列都回答得不錯，看來還是有點東西。

美麗迷人的面試官您好，您見笑了，全靠看了敖丙的《吊打面試官》系列，不然我還真的回答不上很多原本的知識盲區，他真的有點東西。

面試官心想：哦，吊打面試官是么，那今天我就讓你知道，吊打這兩個字怎么寫的吧，年輕人啊，提前為你感到惋惜。

嗯嗯小帥比，雖然前面的技術棧沒啥太大的瑕疵，不過未來很長的一段時間我會用一期期的基礎教你做人的，你要準備好喲！

好了我們開始今天的面試吧，小伙子你了解數據結構中的HashMap么？能跟我聊聊他的結構和底層原理么？

切，這也太看不起我了吧，居然問這種低級問題，不過還是要好好回答。

嗯嗯面試官，我知道HashMap是我們非常常用的數據結構，由數組和鏈表組合構成的數據結構。

大概如下，數組里面每個地方都存了Key-Value這樣的實例，在Java7叫Entry在Java8中叫Node。

因為他本身所有的位置都為null，在put插入的時候會根據key的hash去計算一個index值。

就比如我put（”帥丙“，520），我插入了為”帥丙“的元素，這個時候我們會通過哈希函數計算出插入的位置，計算出來index是2那結果如下。

hash（“帥丙”）= 2

你提到了還有鏈表，為啥需要鏈表，鏈表又是怎么樣子的呢？

我們都知道數組長度是有限的，在有限的長度里面我們使用哈希，哈希本身就存在概率性，就是”帥丙“和”丙帥“我們都去hash有一定的概率會一樣，就像上面的情況我再次哈希”丙帥“極端情況也會hash到一個值上，那就形成了鏈表。

每一個節點都會保存自身的hash、key、value、以及下個節點，我看看Node的源碼。

說到鏈表我想問一下，你知道新的Entry節點在插入鏈表的時候，是怎么插入的么？

java8之前是頭插法，就是說新來的值會取代原有的值，原有的值就順推到鏈表中去，就像上面的例子一樣，因為寫這個代碼的作者認為后來的值被查找的可能性更大一點，提升查找的效率。

但是，在java8之后，都是所用尾部插入了。

為啥改為尾部插入呢？

這！！！這個問題，面試官可真會問！！！還好我飽讀詩書，不然死定了！

有人認為是作者隨性而為，沒啥luan用，其實不然，其中暗藏玄機

首先我們看下HashMap的擴容機制：

帥丙提到過了，數組容量是有限的，數據多次插入的，到達一定的數量就會進行擴容，也就是resize。

什么時候resize呢？

有兩個因素：

• Capacity：HashMap當前長度。
• LoadFactor：負載因子，默認值0.75f。
  
  怎么理解呢，就比如當前的容量大小為100，當你存進第76個的時候，判斷發現需要進行resize了，那就進行擴容，但是HashMap的擴容也不是簡單的擴大點容量這么簡單的。

擴容？它是怎么擴容的呢？

分為兩步

• 擴容：創建一個新的Entry空數組，長度是原數組的2倍。
• ReHash：遍歷原Entry數組，把所有的Entry重新Hash到新數組。

為什么要重新Hash呢，直接復制過去不香么？

臥槽這個問題！有點知識盲區呀！

1x1得 1 1x2 得 2 …. 有了，我想起來敖丙那天晚上在我耳邊的話了：假如我年少有為不自卑，懂得什么是珍貴，那些美夢沒給你，我一生有愧….什么鬼！

小姐姐：是因為長度擴大以后，Hash的規則也隨之改變。

Hash的公式—> index = HashCode（Key） & （Length - 1）

原來長度（Length）是8你位運算出來的值是2 ，新的長度是16你位運算出來的值明顯不一樣了。

擴容前：

擴容后：

說完擴容機制我們言歸正傳，為啥之前用頭插法，java8之后改成尾插了呢？

臥槽，我以為她忘記了！居然還是被問到了！

我先舉個例子吧，我們現在往一個容量大小為2的put兩個值，負載因子是0.75是不是我們在put第二個的時候就會進行resize？

2*0.75 = 1 所以插入第二個就要resize了

現在我們要在容量為2的容器里面用不同線程插入A，B，C，假如我們在resize之前打個短點，那意味著數據都插入了但是還沒resize那擴容前可能是這樣的。

我們可以看到鏈表的指向A->B->C

Tip：A的下一個指針是指向B的

因為resize的賦值方式，也就是使用了單鏈表的頭插入方式，同一位置上新元素總會被放在鏈表的頭部位置，在舊數組中同一條Entry鏈上的元素，通過重新計算索引位置后，有可能被放到了新數組的不同位置上。

就可能出現下面的情況，大家發現問題沒有？

B的下一個指針指向了A

一旦幾個線程都調整完成，就可能出現環形鏈表

如果這個時候去取值，悲劇就出現了——Infinite Loop。

誒臥槽，小伙子難不倒他呀！

小伙子有點東西呀，但是你都都說了頭插是JDK1.7的那1.8的尾插是怎么樣的呢？

因為java8之后鏈表有紅黑樹的部分，大家可以看到代碼已經多了很多if else的邏輯判斷了，紅黑樹的引入巧妙的將原本O(n)的時間復雜度降低到了O(logn)。

Tip：紅黑樹的知識點同樣很重要，還是那句話不打沒把握的仗，限于篇幅原因，我就不在這里過多描述了，以后寫到數據結構再說吧，不過要面試的仔，還是要準備好，反正我是經常問到的。

使用頭插會改變鏈表的上的順序，但是如果使用尾插，在擴容時會保持鏈表元素原本的順序，就不會出現鏈表成環的問題了。

就是說原本是A->B，在擴容后那個鏈表還是A->B

Java7在多線程操作HashMap時可能引起死循環，原因是擴容轉移后前后鏈表順序倒置，在轉移過程中修改了原來鏈表中節點的引用關系。
Java8在同樣的前提下并不會引起死循環，原因是擴容轉移后前后鏈表順序不變，保持之前節點的引用關系。

那是不是意味著Java8就可以把HashMap用在多線程中呢？

我認為即使不會出現死循環，但是通過源碼看到put/get方法都沒有加同步鎖，多線程情況最容易出現的就是：無法保證上一秒put的值，下一秒get的時候還是原值，所以線程安全還是無法保證。

小伙子回答得很好嘛，這都被你回答道了，面試這么多人都不知道頭插和尾插，還是被你說出來了，可以可以。

面試官謬贊啊，要不是你這樣美若天仙的面試官面試我，我估計是想不起來了。

我*，你套近乎？
小姐姐抿嘴一笑，小子你offer有了，耶穌都帶不走你，我說的！

那我問你HashMap的默認初始化長度是多少？

我記得我在看源碼的時候初始化大小是16

你那知道為啥是16么？

臥*，這叫什么問題啊？他為啥是16我怎么知道？？？你確定你沒逗我？

我努力回憶源碼，不知道有沒有漏掉什么細節，以前在學校熬夜看源碼的一幕幕在腦海里閃過，想起那個晚上在操場上，跟我好了半個月的小綠拉著我的手說：你就要當爸爸了。

等等，這都是什么鬼，哦哦哦，想起來了！！！

在JDK1.8的 236 行有1<<4就是16，為啥用位運算呢？直接寫16不好么？

我再次陷入沉思，瘋狂腦暴，叮！

有了！

面試官您好，我們在創建HashMap的時候，阿里巴巴規范插件會提醒我們最好賦初值，而且最好是2的冪。

這樣是為了位運算的方便，位與運算比算數計算的效率高了很多，之所以選擇16，是為了服務將Key映射到index的算法。

我前面說了所有的key我們都會拿到他的hash，但是我們怎么盡可能的得到一個均勻分布的hash呢？

是的我們通過Key的HashCode值去做位運算。

我打個比方，key為”帥丙“的十進制為766132那二進制就是 10111011000010110100

我們再看下index的計算公式：index = HashCode（Key） & （Length- 1）

15的的二進制是1111，那10111011000010110100 &1111 十進制就是4

之所以用位與運算效果與取模一樣，性能也提高了不少！

那為啥用16不用別的呢？

因為在使用不是2的冪的數字的時候，Length-1的值是所有二進制位全為1，這種情況下，index的結果等同于HashCode后幾位的值。

只要輸入的HashCode本身分布均勻，Hash算法的結果就是均勻的。

這是為了實現均勻分布。

喲小家伙，知道的確實很多，那我問你個問題，為啥我們重寫equals方法的時候需要重寫hashCode方法呢？
你能用HashMap給我舉個例子么？

這都能被他問到，還好我看了敖丙的系列呀，不然真的完了！！！

但是我想拖延點時間，只能故做沉思，仰望天空片刻，45°仰望天空的樣子，說實話，我看到面試官都流口水了！可惜我是他永遠得不到的男人，好了不裝逼了。

我想起來了面試官！

因為在java中，所有的對象都是繼承于Object類。Ojbect類中有兩個方法equals、hashCode，這兩個方法都是用來比較兩個對象是否相等的。

在未重寫equals方法我們是繼承了object的equals方法，那里的 equals是比較兩個對象的內存地址，顯然我們new了2個對象內存地址肯定不一樣

• 對于值對象，==比較的是兩個對象的值
• 對于引用對象，比較的是兩個對象的地址

大家是否還記得我說的HashMap是通過key的hashCode去尋找index的，那index一樣就形成鏈表了，也就是說”帥丙“和”丙帥“的index都可能是2，在一個鏈表上的。

我們去get的時候，他就是根據key去hash然后計算出index，找到了2，那我怎么找到具體的”帥丙“還是”丙帥“呢？

equals！是的，所以如果我們對equals方法進行了重寫，建議一定要對hashCode方法重寫，以保證相同的對象返回相同的hash值，不同的對象返回不同的hash值。

不然一個鏈表的對象，你哪里知道你要找的是哪個，到時候發現hashCode都一樣，這不是完犢子嘛。

可以可以小伙子，我記得你上面說過他是線程不安全的，那你能跟我聊聊你們是怎么處理HashMap在線程安全的場景么？

面試官，在這樣的場景，我們一般都會使用HashTable或者ConcurrentHashMap，但是因為前者的并發度的原因基本上沒啥使用場景了，所以存在線程不安全的場景我們都使用的是ConcurrentHashMap。

HashTable我看過他的源碼，很簡單粗暴，直接在方法上鎖，并發度很低，最多同時允許一個線程訪問，ConcurrentHashMap就好很多了，1.7和1.8有較大的不同，不過并發度都比前者好太多了。

那你能跟我聊聊ConcurrentHashMap么？

好呀，不過今天天色已晚，我覺得我們要不改天再約？

再說最近敖丙好像雙十二比較忙，一次怎么能懟這么多呢？

好吧好吧，小伙子還挺會為別人著想，而且還喜歡這么優秀的作者，你我覺得來日可期，那我們改日再約，今天表現很好，希望下次能保持住！

總結

HashMap絕對是最常問的集合之一，基本上所有點都要爛熟于心的那種，篇幅和時間的關系，我就不多介紹了，核心的點我基本上都講到了，不過像紅黑樹這樣的就沒怎么聊了，但是不代表不重要。

篇幅和精力的原因我就介紹到了一部分的主要知識點，我總結了一些關于HashMap常見的面試題，大家問下自己能不能回答上來，不能的話要去查清楚喲。

HashMap常見面試題：

• HashMap的底層數據結構？
• HashMap的存取原理？
• Java7和Java8的區別？
• 為啥會線程不安全？
• 有什么線程安全的類代替么?
• 默認初始化大小是多少？為啥是這么多？為啥大小都是2的冪？
• HashMap的擴容方式？負載因子是多少？為什是這么多？
• HashMap的主要參數都有哪些？
• HashMap是怎么處理hash碰撞的？
• hash的計算規則？

原文在此：https://blog.csdn.net/qq_35190492/article/details/103467732

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《吊打面试官》系列-HashMap的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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