HashMap知识点

1.基本数据结构

 

　　1. JDK1.7 数组 + 链表

　　2. JDK1.8 数组 + (链表 | 红黑树)

2.树化与退化

　　1.树化意义

　　　　1.红黑树用来避免Dos攻击,防止链表过长时性能下降,树化应该是偶然情况,是保底策略.

　　　　2.hash 表的查找，更新的时间复杂度是 O(1)，而红黑树的查找，更新的时间复杂度是 O(log2⁡n )，TreeNode 占用空间也比普通 Node 的大，如非必要，尽量还是使用链表

　　　　3.hash 值如果足够随机，则在 hash 表内按泊松分布，在负载因子 0.75 的情况下，长度超过 8 的链表出现概率是 0.00000006，树化阈值选择 8 就是为了让树化几率足够小

　　2.树化规则

　　　　1.当链表长度超过树化阈值8时,先尝试扩容来减少链表长度,如果数组容量已经 >= 64,才会进行树化.

　　3.退化规则

　　　　1. 情况1:在扩容时如果拆分树时,树元素 <= 6 则会退化链表

　　　　2. 情况2:在 remove 树节点时若 root 根节点,根节点的左右子节点或者孙节点只要有一个为 null 也会退化为链表.

3.索引计算

　　1.索引计算方法

　　　　1.首先,计算对象的hashCode()

　　　　2.再进行调用HashMap的hash()方法进行二次哈希 (二次哈希是为了综合高位数据,让哈希分布更为均匀)

　　　　3.最后 哈希结果 & (数组容量 - 1) 得到索引位置

　　2.数组容量为何是2的 n 次幂

　　　　1.计算索引时,如果是2的n次幂可以使用位于运算替代取模,效率更高.

　　　　2.扩容时 hash & 旧容量 == 0的元素留在原来位置,否则新位置 = 旧位置 + 旧容量

　　　　3.上述都是为了配合容量为2的 n 次幂时的优化手段,例如 HashTable的容量就不是2的 n 次幂,并不能说哪种设计更好.

4. put 与 扩容

　　1. put 流程

　　　　1.HashMap 是懒惰创建数组的，首次使用才创建数组

　　　　2.计算索引（桶下标）

　　　　3.如果桶下标还没人占用，创建 Node 占位返回

　　　　4.如果桶下标已经有人占用

　　　　　　1.已经是 TreeNode 走红黑树的添加或更新逻辑

　　　　　　2.是普通 Node，走链表的添加或更新逻辑，如果链表长度超过树化阈值，走树化逻辑

　　　　5.返回前检查容量是否超过阈值，一旦超过进行扩容

　　2. 1.7 与 1.8 的区别

　　　　1. 表插入节点时,1.7是头插法,1.8是尾插法

　　　　2. 1.7是大于等于阈值且没有空位时才扩容,而1.8是大于阈值就扩容

　　　　3. 1.8在扩容计算Node索引时会优化

　　3. 扩容加载因子 (factor) 为何默认是0.75f

　　　　1. 在空间占用和查询时间之间取得比较好的权衡

　　　　2. 大于这个值,空间节省了,但是链表就会比较长,影响性能

　　　　3. 小于这个值,冲突减少了,但是扩容更频繁,空间占用更多

5.并发问题

　　1.扩容死链 (1.7会存在)

　　　　1.7 源码如下：

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
    int newCapacity = newTable.length;
    for (Entry<K,V> e : table) {
        while(null != e) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            if (rehash) {
                e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
            }
            int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
            e.next = newTable[i];
            newTable[i] = e;
            e = next;
        }
    }
}

• e 和 next 都是局部变量，用来指向当前节点和下一个节点

• 线程1（绿色）的临时变量 e 和 next 刚引用了这俩节点，还未来得及移动节点，发生了线程切换，由线程2（蓝色）完成扩容和迁移

   

  线程2 扩容完成，由于头插法，链表顺序颠倒。但线程1 的临时变量 e 和 next 还引用了这俩节点，还要再来一遍迁移

  第一次循环

  • 循环接着线程切换前运行，注意此时 e 指向的是节点 a，next 指向的是节点 b

  • e 头插 a 节点，注意图中画了两份 a 节点，但事实上只有一个（为了不让箭头特别乱画了两份）

  • 当循环结束是 e 会指向 next 也就是 b 节点

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    第二次循环

    • next 指向了节点 a

    • e 头插节点 b

    • 当循环结束时，e 指向 next 也就是节点 a

     

     

    第三次循环

  • next 指向了 null

  • e 头插节点 a，a 的 next 指向了 b（之前 a.next 一直是 null），b 的 next 指向 a，死链已成

  • 当循环结束时，e 指向 next 也就是 null，因此第四次循环时会正常退出

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