各種Map總結

• 就比如問你?HashMap 是不是有序的？你回答不是有序的。

• 那面試官就會可能繼續問你，有沒有有序的Map實現類呢？你如果這個時候說不知道的話，那這塊問題就到此結束了。如果你說有 TreeMap 和 LinkedHashMap。

• 那么面試官接下來就可能會問你，TreeMap 和 LinkedHashMap 是如何保證它的順序的？如果你回答不上來，那么到此為止。如果你說

• TreeMap 是通過實現 SortMap 接口，基于紅黑樹，能夠把它保存的鍵值對根據 key 排序，從而保證 TreeMap 中所有鍵值對處于有序狀態。TreeMap的所有key都必須實現Comparable接口，所有key必須是同一類型。自定義類型需要重寫equals方法，且返回值要和compareTo保持一致。

• LinkedHashMap 則是通過維護一個雙向鏈表，使用插入排序（就是你 put 的時候的順序是什么，取出來的時候就是什么樣子）和訪問排序（改變排序把訪問過的放到底部）讓鍵值有序。也由于需要維護元素的插入順序，所以性能較之HashMap要差一些。

• 那么面試官還會繼續問你，你覺得它們兩個哪個的有序實現比較好？如果你依然可以回答的話，那么面試官會繼續問你，你覺得還有沒有比它更好或者更高效的實現方式？

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有什么方法可以減少hash碰撞？

1.擾動函數可以減少碰撞

原理是如果兩個不相等的對象返回不同的 hashcode 的話，那么碰撞的幾率就會小些。這就意味著存鏈表結構減小，這樣取值的話就不會頻繁調用 equal 方法，從而提高 HashMap 的性能（擾動即 Hash 方法內部的算法實現，目的是讓不同對象返回不同 hashcode）。

2.使用不可變的、聲明作 final 對象，并且采用合適的 equals() 和 hashCode() 方法，將會減少碰撞的發生

不可變性使得能夠緩存不同鍵的 hashcode，這將提高整個獲取對象的速度，使用 String、Integer 這樣的 wrapper 類作為鍵是非常好的選擇。

為什么 String、Integer 這樣的 wrapper 類適合作為鍵？

因為 String 是 final，而且已經重寫了 equals() 和 hashCode() 方法了。不可變性是必要的，因為為了要計算 hashCode()，就要防止鍵值改變，如果鍵值在放入時和獲取時返回不同的 hashcode 的話，那么就不能從 HashMap 中找到你想要的對象。

3.開放定址法

當沖突發生時，使用某種探查技術在散列表中形成一個探查（測）序列。沿此序列逐個單元地查找，直到找到給定的地址。按照形成探查序列的方法不同，可將開放定址法區分為線性探查法、二次探查法、雙重散列法等。

例子：已知一組關鍵字為 (26，36，41，38，44，15，68，12，06，51)，用除余法構造散列函數，用線性探查法解決沖突構造這組關鍵字的散列表。
解答：為了減少沖突，通常令裝填因子 α 由除余法因子是13的散列函數計算出的上述關鍵字序列的散列地址為 (0，10，2，12，5，2，3，12，6，12)。
? ? ? ?前5個關鍵字插入時，其相應的地址均為開放地址，故將它們直接插入 T[0]、T[10)、T[2]、T[12] 和 T[5] 中。
? ? ? ?當插入第6個關鍵字15時，其散列地址2（即 h(15)=15％13=2）已被關鍵字 41（15和41互為同義詞）占用。故探查 h1=(2+1)％13=3，此地址開放，所以將 15 放入 T[3] 中。
? ? ? ?當插入第7個關鍵字68時，其散列地址3已被非同義詞15先占用，故將其插入到T[4]中。
? ? ?當插入第8個關鍵字12時，散列地址12已被同義詞38占用，故探查 hl=(12+1)％13=0，而 T[0] 亦被26占用，再探查 h2=(12+2)％13=1，此地址開放，可將12插入其中。
? ? ??類似地，第9個關鍵字06直接插入 T[6] 中；而最后一個關鍵字51插人時，因探查的地址 12，0，1，…，6 均非空，故51插入 T[7] 中。

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HashMap 中 hash 函數怎么是實現的？

我們可以看到，在 hashmap 中要找到某個元素，需要根據 key 的 hash 值來求得對應數組中的位置。如何計算這個位置就是 hash 算法。

前面說過，hashmap 的數據結構是數組和鏈表的結合，所以我們當然希望這個 hashmap 里面的元素位置盡量的分布均勻些，盡量使得每個位置上的元素數量只有一個。那么當我們用 hash 算法求得這個位置的時候，馬上就可以知道對應位置的元素就是我們要的，而不用再去遍歷鏈表。 所以，我們首先想到的就是把 hashcode 對數組長度取模運算。這樣一來，元素的分布相對來說是比較均勻的。

但是“模”運算的消耗還是比較大的，能不能找一種更快速、消耗更小的方式？我們來看看 JDK1.8 源碼是怎么做的（被樓主修飾了一下）

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static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}

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簡單來說就是：

• 高16 bit 不變，低16 bit 和高16 bit 做了一個異或（得到的 hashcode 轉化為32位二進制，前16位和后16位低16 bit 和高16 bit 做了一個異或）

• (n-1) & hash? ?得到hash桶的下標??

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h%length與h&（length-1）得到的結果其實是一個值，但是為什么hashmap中要用后者呢

1.length（2的整數次冪）的特殊性導致了length-1的特殊性（二進制全為1）
2.位運算快于十進制運算，hashmap擴容也是按位擴容，所以相比較就選擇了后者
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你能談談他的容量問題嗎？　

我：hashmap的初始容量是16，內部有一個負載因子初始為0.75，當數組中元素達到初始值*負載因子時，就會進行擴容。方法是使用一個新的數組，數組大小為原來的兩倍。當然負載因子的大小是可調的，當我們有足夠的內存而且非常看重時間的時候，可以將負載因子減小一點，反之可以增加負載因子。

那為什么初始容量是16？

·? 我：在計算數組索引位置的時候, hash值&（數組長度-1）得到所在數組的index

采用兩次hash? ? 第一次是調用hashcode()方法得到h，第二次是用h&(length-1)。

當length為偶數的時候(length-1)得到的二進制的最后一位為1，&運算后即能得到奇數又能得到偶數。而length為奇數僅僅能得到偶數，這樣浪費了一半空間。

這里擴容為啥是2倍？

因為2倍的話，更加容易計算他們所在的桶，并且各自不會相互干擾。

如原桶長度是4，現在桶長度是8，那么

·????????桶0中的元素會被分到桶0和桶4中

·????????桶1中的元素會被分到桶1和桶5中

·????????桶2中的元素會被分到桶2和桶6中

·????????桶3中的元素會被分到桶3和桶7中

為啥是這樣呢？

桶0中的元素的hash值后2位必然是00，這些hash值可以根據后3位000或者100分成2類數據（0，4一類，8，12一類）。他們分別&（8-1）即&111,則后3位為000的在桶0中，后3位為100的必然在桶4中。其他同理，也就是說桶4和桶0重新瓜分了原來桶0中的元素。

如果換成其他倍數，那么瓜分就比較混亂了。

這樣在瓜分這些數據的時候，只需要先把這些數據分類，如上述桶0中分成000和100 2類，然后直接構成新的鏈表，分類完畢后，直接將新的鏈表掛在對應的桶下即可

當length為合數［二的冪方］時h& (length-1)運算等價于對length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率，這樣保證了索引能均勻分布。

取16是為了增加桶數組的利用率和減少hash碰撞，還有提升擴容時分配元素的方便性。

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HashMap在JDK1.8及以后的版本中引入了紅黑樹結構，若桶中鏈表元素個數大于等于8時，鏈表轉換成樹結構；若桶中鏈表元素個數小于等于6時，樹結構還原成鏈表。

為什么是8？為什么是6？

因為紅黑樹的平均查找長度是log(n)，長度為8的時候，平均查找長度為3，如果繼續使用鏈表，平均查找長度為8/2=4，這才有轉換為樹的必要。鏈表長度如果是小于等于6，6/2=3，雖然速度也很快的，但是轉化為樹結構和生成樹的時間并不會太短。

還有選擇6和8，中間有個差值7可以有效防止鏈表和樹頻繁轉換。假設一下，如果設計成鏈表個數超過8則鏈表轉換成樹結構，鏈表個數小于8則樹結構轉換成鏈表，如果一個HashMap不停的插入、刪除元素，鏈表個數在8左右徘徊，就會頻繁的發生樹轉鏈表、鏈表轉樹，效率會很低。

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使用鏈表，平均查找長度？

最好情況是1，最差情況是n，所以平均是（1+n)/2

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拉鏈法導致的鏈表過深，為什么不用二叉查找樹代替而選擇紅黑樹？為什么不一直使用紅黑樹？

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之所以選擇紅黑樹是為了解決二叉查找樹的缺陷：二叉查找樹在特殊情況下會變成一條線性結構（左斜樹，右斜樹等，這就跟原來使用鏈表結構一樣了，造成層次很深的問題），遍歷查找會非常慢。而紅黑樹在插入新數據后可能需要通過左旋、右旋、變色這些操作來保持平衡。引入紅黑樹就是為了查找數據快，解決鏈表查詢深度的問題。我們知道紅黑樹屬于平衡二叉樹，為了保持“平衡”是需要付出代價的，但是該代價所損耗的資源要比遍歷線性鏈表要少。所以當長度大于8的時候，會使用紅黑樹；如果鏈表長度很短的話，根本不需要引入紅黑樹，引入反而會慢。

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Hashtable

• 數組 + 鏈表方式存儲

• 默認容量：11（質數為宜）

• put操作：首先進行索引計算 （key.hashCode() & 0x7FFFFFFF）% table.length；若在鏈表中找到了，則替換舊值，若未找到則繼續；當總元素個數超過 容量 * 加載因子 時，擴容為原來 2 倍并重新散列；將新元素加到鏈表頭部

• 對修改 Hashtable 內部共享數據的方法添加了 synchronized，保證線程安全

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HashMap 與 Hashtable 區別

• 默認容量不同，HashMap是16，Hashtable是11。擴容不同

• 線程安全性：HashTable 安全，使用了synchronized同步

• 效率不同：HashTable 要慢，因為加鎖

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Map是用來存儲key-value類型數據的，一個對在Map的接口定義中被定義為Entry，HashMap內部實現了Entry接口。HashMap內部維護一個Entry數組。 transient Entry[] table;

當put一個新元素的時候，根據key的hash值計算出對應的數組下標。數組的每個元素是一個鏈表的頭指針，用來存儲具有相同下標的Entry。

hashmap放入順序和輸出順序是不一致的！要想維持插入序，可使用LinkedHashMap

遍歷HashMap的四種方法：

public static void main(String[] args) {Map<String,String> map=new HashMap<String,String>();map.put("1", "value1");map.put("2", "value2");map.put("3", "value3");map.put("4", "value4");//第一種：普通使用，二次取值System.out.println("\n通過Map.keySet遍歷key和value：");? for(String key:map.keySet()){System.out.println("Key: "+key+" Value: "+map.get(key));}//第二種System.out.println("\n通過Map.entrySet使用iterator遍歷key和value: ");? Iterator map1it=map.entrySet().iterator();while(map1it.hasNext()){Map.Entry<String, String> entry=(Entry<String, String>) map1it.next();System.out.println("Key: "+entry.getKey()+" Value: "+entry.getValue());}//第三種：推薦，尤其是容量大時? System.out.println("\n通過Map.entrySet遍歷key和value");? for(Map.Entry<String, String> entry: map.entrySet()){System.out.println("Key: "+ entry.getKey()+ " Value: "+entry.getValue());}//第四種? System.out.println("\n通過Map.values()遍歷所有的value，但不能遍歷key");? for(String v:map.values()){System.out.println("The value is "+v);}}

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java集合：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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