一篇文章帶你吃透hashmap（面試指南升級版）

威力加強版已更新，大家可以移步：一文讀懂JDK1.7,JDK1.8,JDK1.9的hashmap，hashtable，conc… – 簡書

1：hashmap簡介（如下，陣列-連結串列形式）

HashMap的儲存結構

圖中，紫色部分即代表雜湊表，也稱為雜湊陣列（預設陣列大小是16，每對key-value鍵值對其實是存在map的內部類entry裡的），陣列的每個元素都是一個單連結串列的頭節點，跟著的綠色連結串列是用來解決衝突的，如果不同的key對映到了陣列的同一位置處，就將其放入單連結串列中。

2：hashmap原理（即put和get原理）

2.1 put原理

1.根據key獲取對應hash值：int hash = hash（key.hash.hashcode（））

2.根據hash值和陣列長度確定對應陣列引int i = indexFor(hash, table.length); 簡單理解就是i = hash值%模以 陣列長度（其實是按位與運算）。如果不同的key都對映到了陣列的同一位置處，就將其放入單連結串列中。且新來的是放在頭節點。

2.2 get原理

1.通過hash獲得對應陣列位置，遍歷該陣列所在連結串列（key.equals（））

3：hashcode相同，衝突怎麼辦？

“頭插法”，放到對應的連結串列的頭部。

3.1：為什麼是頭插法（其設計原理是什麼）？

因為HashMap的發明者認為，後插入的Entry被查詢的可能性更大（因為get查詢的時候會遍歷整個連結串列）。

4.hashmap的預設陣列長度是多少？

預設為16

4.1 為什麼？

之所以選擇16，是為了服務於從key對映到index的hash演算法（看下面）。

5：hashmap達到預設負載因子（0.75）怎麼辦？

自動雙倍擴容，擴容後重新計算每個鍵值對位置。且長度必須為16或者2的冪次

5.1為啥要16或者2的冪次？

若不是16或者2的冪次，位運算的結果不夠均勻分佈，顯然不符合Hash演算法均勻分佈的原則。

反觀長度16或者其他2的冪，Length-1的值是所有二進位制位全為1，這種情況下，index的結果等同於HashCode後幾位的值。只要輸入的HashCode本身分佈均勻，Hash演算法的結果就是均勻的。

6：hashmap是執行緒安全的嗎？

不是。

6.2 為什麼？

因為沒加鎖

6.3 那在併發時會導致什麼問題？

hashmap在接近臨界點時，若此時兩個或者多個執行緒進行put操作，都會進行resize（擴容）和ReHash（為key重新計算所在位置），而ReHash在併發的情況下可能會形成連結串列環。

6.4 如何判斷有環形表？

最優：首先建立兩個指標A和B（在java裡就是兩個物件引用），同時指向這個連結串列的頭節點。然後開始一個大迴圈，在迴圈體中，讓指標A每次向下移動一個節點，讓指標B每次向下移動兩個節點，然後比較兩個指標指向的節點是否相同。如果相同，則判斷出連結串列有環，如果不同，則繼續下一次迴圈。

理解：此方法也可以用一個更生動的例子來形容：在一個環形跑道上，兩個運動員在同一地點起跑，一個運動員速度快，一個運動員速度慢。當兩人跑了一段時間，速度快的運動員必然會從速度慢的運動員身後再次追上並超過，原因很簡單，因為跑道是環形的。

7： hashmap 和 hashtable 區別？

執行緒： 不安全 安全（synchronized修飾）

效率： 更高 略低

陣列預設值： 16 11

null值: key-value都允許 不允許（拋異常）

其中key為null的map物件就在索引為0的位置上

8：那hashmap不安全，hashtable效能又低，怎麼辦？

用concurrenthashmap，即保證安全，效能又可以保障

8.1 那concurrenthashmap究竟是什麼？

整個ConcurrentHashMap的結構如下：

理解：hashmap是有entry陣列組成，而concurrenthashmap則是Segment陣列。那Segment是什麼呢？Segment本身就相當於一個HashMap物件。同HashMap一樣，Segment包含一個HashEntry陣列，陣列中的每一個HashEntry既是一個鍵值對，也是一個連結串列的頭節點。

單一的Segment結構如下（是不是看著就是hashmap）：

像這樣的Segment物件，在ConcurrentHashMap集合中有多少個呢？有2的N次方個，共同儲存在一個名為segments的陣列當中。

可以說，ConcurrentHashMap是一個二級雜湊表。在一個總的雜湊表下面，有若干個子雜湊表。（這樣類比理解hashmap）

8.2：那他的put和get方法呢（對比hashmap的put和get方法）？

Put方法：

1.為輸入的Key做Hash運算，得到hash值。

2.通過hash值，定位到對應的Segment物件

3.獲取可重入鎖

4.再次通過hash值，定位到Segment當中陣列的具體位置。

5.插入或覆蓋HashEntry物件。

6.釋放鎖。

Get方法：

1.為輸入的Key做Hash運算，得到hash值。

2.通過hash值，定位到對應的Segment物件

3.再次通過hash值，定位到Segment當中陣列的具體位置。

由此可見，和hashmap相比，ConcurrentHashMap在讀寫的時候都需要進行二次定位。先定位到Segment，再定位到Segment內的具體陣列下標。

9： hashmap 和 concurrenthashmap區別？

執行緒： 不安全 安全

10：為啥concurrenthashmap和hashtable都是執行緒安全，但是前者效能更高

因為前者是用的分段鎖，根據hash值鎖住對應連結串列，當hash值不同時，使其能實現並行插入，效率更高，而hashtable會鎖住整個map

當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中，然後對這個分段進行加鎖，所以當多執行緒put的時候，只要不是放在同一個分段中，就實現了真正的並行的插入。

但是，在統計size的時候，就是獲取hashmap全域性資訊的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。

分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個陣列的時候，就僅僅針對陣列中的一部分行加鎖操作。

11.java7的hashmap和java8的hashmap的區別（1.8做了哪些優化）？

為了加快查詢效率（因為get（）需要遍歷整張連結串列），java8的hashmap引入了紅黑樹結構，當某一連結串列的元素>8時，該連結串列就會轉成紅黑樹結構，查詢效率更高