簡(jiǎn)介：?眾所周知，HashMap是一個(gè)用于存儲(chǔ)Key-Value鍵值對(duì)的集合，每一個(gè)鍵值對(duì)也叫做Entry。這些個(gè)鍵值對(duì)（Entry）分散存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)組當(dāng)中，這個(gè)數(shù)組就是HashMap的主干。那你知道HashMap默認(rèn)的初識(shí)長(zhǎng)度是多少？為什么這么規(guī)定？高并發(fā)情況下，為什么HashMap可能會(huì)出現(xiàn)死鎖？在Java8當(dāng)中，HashMap的結(jié)構(gòu)有什么樣的優(yōu)化？本文將為你深度解讀HashMap的靈魂三問(wèn)！

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眾所周知，HashMap是一個(gè)用于存儲(chǔ)Key-Value鍵值對(duì)的集合，每一個(gè)鍵值對(duì)也叫做Entry。這些個(gè)鍵值對(duì)（Entry）分散存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)組當(dāng)中，這個(gè)數(shù)組就是HashMap的主干。

HashMap數(shù)組每一個(gè)元素的初始值都是Null。

對(duì)于HashMap，我們最常使用的是兩個(gè)方法：Get 和 Put。

1.Put方法的原理

調(diào)用Put方法的時(shí)候發(fā)生了什么呢？

比如調(diào)用 hashMap.put(“apple”, 0) ，插入一個(gè)Key為“apple”的元素。這時(shí)候我們需要利用一個(gè)哈希函數(shù)來(lái)確定Entry的插入位置（index）：

index = Hash（“apple”）

假定最后計(jì)算出的index是2，那么結(jié)果如下：

但是，因?yàn)镠ashMap的長(zhǎng)度是有限的，當(dāng)插入的Entry越來(lái)越多時(shí)，再完美的Hash函數(shù)也難免會(huì)出現(xiàn)index沖突的情況。比如下面這樣：

這時(shí)候該怎么辦呢？我們可以利用鏈表來(lái)解決。

HashMap數(shù)組的每一個(gè)元素不止是一個(gè)Entry對(duì)象，也是一個(gè)鏈表的頭節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)Entry對(duì)象通過(guò)Next指針指向它的下一個(gè)Entry節(jié)點(diǎn)。當(dāng)新來(lái)的Entry映射到?jīng)_突的數(shù)組位置時(shí)，只需要插入到對(duì)應(yīng)的鏈表即可：

需要注意的是，新來(lái)的Entry節(jié)點(diǎn)插入鏈表時(shí)，使用的是“頭插法”。至于為什么不插入鏈表尾部，后面會(huì)有解釋。

2.Get方法的原理

使用Get方法根據(jù)Key來(lái)查找Value的時(shí)候，發(fā)生了什么呢？

首先會(huì)把輸入的Key做一次Hash映射，得到對(duì)應(yīng)的index：

index = Hash（“apple”）

由于剛才所說(shuō)的Hash沖突，同一個(gè)位置有可能匹配到多個(gè)Entry，這時(shí)候就需要順著對(duì)應(yīng)鏈表的頭節(jié)點(diǎn)，一個(gè)一個(gè)向下來(lái)查找。假設(shè)我們要查找的Key是“apple”：

第一步，我們查看的是頭節(jié)點(diǎn)Entry6，Entry6的Key是banana，顯然不是我們要找的結(jié)果。

第二步，我們查看的是Next節(jié)點(diǎn)Entry1，Entry1的Key是apple，正是我們要找的結(jié)果。

之所以把Entry6放在頭節(jié)點(diǎn)，是因?yàn)镠ashMap的發(fā)明者認(rèn)為，后插入的Entry被查找的可能性更大。

之前說(shuō)過(guò)，從Key映射到HashMap數(shù)組的對(duì)應(yīng)位置，會(huì)用到一個(gè)Hash函數(shù)：
index = Hash（“apple”）

如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)盡量均勻分布的Hash函數(shù)呢？我們通過(guò)利用Key的HashCode值來(lái)做某種運(yùn)算。

index = HashCode（Key） % Length ?

如何進(jìn)行位運(yùn)算呢？有如下的公式（Length是HashMap的長(zhǎng)度）：
index = HashCode（Key） & （Length – 1）

下面我們以值為“book”的Key來(lái)演示整個(gè)過(guò)程：

1.計(jì)算book的hashcode，結(jié)果為十進(jìn)制的3029737，二進(jìn)制的101110001110101110 1001。

2.假定HashMap長(zhǎng)度是默認(rèn)的16，計(jì)算Length-1的結(jié)果為十進(jìn)制的15，二進(jìn)制的1111。

3.把以上兩個(gè)結(jié)果做與運(yùn)算，101110001110101110 1001 & 1111 = 1001，十進(jìn)制是9，所以 index=9。

可以說(shuō)，Hash算法最終得到的index結(jié)果，完全取決于Key的Hashcode值的最后幾位。


假設(shè)HashMap的長(zhǎng)度是10，重復(fù)剛才的運(yùn)算步驟：

單獨(dú)看這個(gè)結(jié)果，表面上并沒(méi)有問(wèn)題。我們?cè)賮?lái)嘗試一個(gè)新的HashCode 101110001110101110?1011：

讓我們?cè)贀Q一個(gè)HashCode 101110001110101110 1111 試試 ：

是的，雖然HashCode的倒數(shù)第二第三位從0變成了1，但是運(yùn)算的結(jié)果都是1001。也就是說(shuō)，當(dāng)HashMap長(zhǎng)度為10的時(shí)候，有些index結(jié)果的出現(xiàn)幾率會(huì)更大，而有些index結(jié)果永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)（比如0111）！

這樣，顯然不符合Hash算法均勻分布的原則。

反觀長(zhǎng)度16或者其他2的冪，Length-1的值是所有二進(jìn)制位全為1，這種情況下，index的結(jié)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(jié)果就是均勻的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的漫画：什么是HashMap？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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