文章目錄

• HashMap的底層核心資料結構是什麼？
• HashMap包含哪些資料結構？
• 雜湊槽(slot)的位置是如果確定的？如何避免雜湊衝突？
• resize()是如何實現的?
• 為什麼執行緒不安全？
• 什麼時候會樹化？
• 負載因子loadFactor有什麼用？
• 陣列預設大小多少? 最大容量多少？如何初始化？
• HashMap的缺點

HashMap的底層核心資料結構是什麼？

HashMap<K, V>繼承自AbstractMap<K, V>, 實現了Map介面，Cloneable，Serializable。
核心的儲存結點是一個Node陣列。大小是2的冪，除非是0。
transient Node<K,V>[] table;

HashMap包含哪些資料結構？

陣列、連結串列、紅黑樹。

雜湊槽(slot)的位置是如果確定的？如何避免雜湊衝突？

i = (n - 1) & hash
hash計算：int hash = hash(key);
hash函式：

static final int hash(Object key) {
        int h;
 

        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); //使h的高位參與運算，有助於泊松分佈
 }

resize()是如何實現的?

Java1.8中resize函式是無參的。首先計算新的容量大小：

int oldThr = threshold;//The next size value at which to resize (capacity * load factor).
if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
 

	newCap = oldThr;

然後迴圈對table陣列中的Node做遷移工作，陣列中沒有資料的位置略過，只對有元素的位置做處理。先將結點儲存在e中，再把該結點置為null，重新找位置存放e
如果該位置(既現在的e)只有一個結點：

if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;//還是用hash與陣列長度來計算slot位置

如果該位置存放了多個結點，對原先連結串列的頭尾結點引用，保證有序性（preserve order）。

為什麼執行緒不安全？

從put()方法開始分析，put方法的實質是putValue()方法，第一個引數為hash(key)。
一、如果計算出來的雜湊槽slot位置無元素，則新增結點:

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
	tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

二、否則，宣告一個結點e (為了簡化先不討論TreeNode）
先比較slot位置的第一個結點雜湊值再比較key值，如果都相等，將e指向該結點：

if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//這裡先比較hash值會加快key的比較速度。
	e = p;

如果不相等，再依次比較slot位置的後續結點，如果後續結點為空，則新增。

if ((e = p.next) == null) 
	p.next = newNode(hash, key, value, null);//此處如果多執行緒操作，會丟失結點

如果不為空，再比較key值，如果相同則停止，如果還不同，則再繼續比較下一個。
以上操作的目的，是將e指向key應該儲存的位置。如果該key處已經有舊的value則替換，返回舊的value。
如果新增元素超過了threshold，則進行resize()。從程式碼上看是先增加元素再擴容，而JDK7是先擴容再增加元素。如果在擴容的時候，正好有get操作，則取到的是舊槽的元素。

if (++size > threshold) resize();

下面回答為什麼執行緒不安全的問題。通過以上分析，可以看到put方法用了e來臨時儲存結點，而且用了大量的指標的賦值操作。當多個執行緒併發執行的時候，容易出現指標錯亂，造成結點丟失，或者出現迴圈連結串列。

什麼時候會樹化？

當某個槽內的元素增加到8個時，由連結串列轉為紅黑樹；
當某個槽內的元素減少到6個時，由紅黑樹轉為連結串列。

負載因子loadFactor有什麼用？

預設值是0.75。當元素數量大於 size*loadFactor時進行擴容，這樣既不會浪費過多資源，又可以減少雜湊衝突。

陣列預設大小多少? 最大容量多少？如何初始化？

預設大小：1 << 4;
最大容量：1 << 30;

HashMap的缺點

HashMap的執行緒不安全，put和get操作容易造成死鏈問題，造成CPU佔滿，擴容有可能造成結點丟失。因此在多執行緒環境下使用ConcurrentHashMap, 下一篇文章介紹。