千峰教育学习第七天

Python 集合(set) pop() 方法

  返回  

HashMap底层原理分析(一)(基于jdk1.8)

2021/7/20 19:48:07 浏览:

目录

HashMap的数据结构

数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)

为什么要用这三者的组合?

Hash算法本质

HashMap 容量

HashMap 扩容机制


​​​​​​​

HashMap的数据结构

数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)

为什么面试官总喜欢问HashMAP

为什么要用这三者的组合

1 只用数组存储,会产生hash冲突(两个不同的元素,通过哈希函数得出的实际存储地址相同),

加入链表可以解决这个问题:不同的key映射到了数组的同一位置处,就将其放入单链表中

为什么面试官总喜欢问HashMAP

定位到的数组位置不含链表(当前entry的next指向null),那么查找,添加等操作很快,仅需一次寻址即可;如果定位到的数组包含链表,对于添加操作,其时间复杂度为O(n),首先遍历链表,存在即覆盖,否则新增;对于查找操作来讲,仍需遍历链表,然后通过key对象的equals方法逐一比对查找。所以,性能考虑,HashMap中的链表出现越少,性能才会越好

2 只用数组+链表,一个数组槽位上链上数据过多,导致性能下降。当链表超过8时,链表就转换为红黑树,利用红黑树快速增删改查的特点提高HashMap的性能,其中会用到红黑树的插入、删除、查找等算法

为什么面试官总喜欢问HashMAP

Hash算法本质

取key的hashCode值、高位运算、取模运算

为什么面试官总喜欢问HashMAP

设计的目的

  1. 一定要尽可能降低hash碰撞,越分散越好;
  2. 因为这是高频操作, 因此采用位运算,尽可能高效.

解释

采用hashcode的高16位和低16位异或能降低hash碰撞:key.hashCode()函数调用的是key键值类型自带的哈希函数,返回int型散列值。int值范围为**-2147483648~2147483647**,前后加起来大概40亿的映射空间。只要哈希函数映射得比较均匀松散,一般应用是很难出现碰撞的。

hash函数能不能直接用key的hashcode而取模:一个40亿长度的数组,内存是放不下的。你想,如果HashMap数组的初始大小才16,用之前需要对数组的长度取模运算,得到的余数才能用来访问数组下标。

为什么面试官总喜欢问HashMAP

HashMap 容量

 /**    默认的初始容量 16
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16


// (The javadoc description is true upon serialization.
    // Additionally, if the table array has not been allocated, this
    // field holds the initial array capacity, or zero signifying
    // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
    int threshold;

/*
 * final关键字:
    1、用来修饰一个引用;
    2、用来修饰一个方法;
    3、用来修饰类。
    当final修饰方法时,这个方法会成为最终方法,无法被子类重写。
    默认的容量是16
 */
   final int capacity() {
        return (table != null) ? table.length :
            (threshold > 0) ? threshold :
            DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    }

HashMap 扩容机制

/**
     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
     * by either of the constructors with arguments.
     * MUST be a power of two <= 1<<30.
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

/**
     * A constant holding the maximum value an {@code int} can
     * have, 2<sup>31</sup>-1.
     */
    @Native public static final int   MAX_VALUE = 0x7fffffff;

/**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

 /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

 /**
     * 初始化数组或者扩成原数组的2倍容量,扩容很耗时
     
     * Initializes or doubles table size.  If null, allocates in
     * accord with initial capacity target held in field threshold.
     * Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
     * elements from each bin must either stay at same index, or move
     * with a power of two offset in the new table.
     *
     * @return the table
     */
    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        // threshold 门槛 ,域,界,这里在初始化的时候就是16
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            /*把新表的长度设置为旧表长度的两倍,newCap=2*oldCap*/
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})

	/*下面开始构造新表,初始化表中的数据*/
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
//原表不是空要把原表中数据移动到新表中	
        if (oldTab != null) {
            /*遍历原来的旧表*/
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                    //说明这个node没有链表直接放在新表的e.hash & (newCap - 1)位置
                    // 存放node是数组,若e.next有值说明链表不为空
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                    // 红黑树,有详细的方法实现,分割处理
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order 保证顺序
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            //新表是旧表的两倍容量,实例上就把单链表拆分为两队,
              //e.hash&oldCap为偶数一队,e.hash&oldCap为奇数一对
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {//lo队不为null,放在新表原位置
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {//hi队不为null,放在新表j+oldCap位置
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

联系我们

如果您对我们的服务有兴趣,请及时和我们联系!

服务热线:18288888888
座机:18288888888
传真:
邮箱:888888@qq.com
地址:郑州市文化路红专路93号