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HashMap的底层设计

时间:2024-03-24 15:33:05浏览次数:23  
标签:黑树 key hash HashMap 链表 数组 设计 节点 底层

底层数据结构

  • 在jdk1.7及它之前是数组+链表;
    在jdk1.8极其之后,是数组+(链表|红黑树)

jdk1.8数组索引计算

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

而索引值等于hash值和数组长度减一作与运算的结果。
由此也可以看出,HashMap允许键为空,之所以在计算hash值时,将原始hsahCode值与其右移16
位之后的值做异或操作,是为了综合高位数据,因为当数组长度较短时,利用上述算法计算索引值
原hashCode的高位数据会直接被丢弃,这样当数据低位hashCode类似时,产生hash碰撞的概率会
增大。

链表何时会转化为红黑树

当链表新增元素后长度大于8,并且数组的长度大于等于64时,链表会转化为红黑树。

  • 为什么将链表转化为红黑树的时机选在此时
    • 当数组的长度小于64时,可以通过扩容来缩短链表长度,且此时数组长度并不是很长,所以扩
      容的开销是小于将链表转化为红黑树的开销的。
    • 当链表的长度小于8时,此时链表遍历的开销并不算大,相反,如果在此时将链表转化为红黑树,
      红黑树不仅所占内存空间更大,而且红黑树的维护开销更大;
      当链表的长度大于8时,此时链表遍历的开销更大,应该创建红黑树来提高效率。

红黑树何时会退化为链表

  • 当数组扩容导致红黑树的拆分,树中的节点个数小于等于6时,红黑树会退化为链表。
  • 当对红黑树中的节点进行remove操作时,如果root, root.left, root.right, root.left.left
    为null时,红黑树也会退化为链表。

为什么数组的容量要为2的n次幂

* 当capacity = 2^n时,hash % capacity = hash & (capacity - 1)
* 当数组扩容时,链表会拆分,对于同一个链表中的节点来说,可通过 hash & oldCapacity是否等于零
  拆分为两组,若等于零,则扩容之后索引位置不变,若不为零,则新索引位置等于旧索引位置加上旧的数
  组容量。

数组扩容的负载因子为什么是0.75

  • 若小于0.75则数组可能会频繁扩容,效率下降,空间利用率也会下降,但是链表的长度不会太长
  • 若大于0.75则数组扩容频率下降,空间利用上升,但是链表的长度会变长

HashMap的put方法流程

  1. HashMap的数组是懒创建的,所以如果是第一次调用put会先创建数组;
  2. 计算key的hash值通过hash值得到数组索引,若数组索引处为null则直接new一个新的节点添加。
    否则,比较第一个节点的key和参数中的key是不是同一个key,若不是,判断该节点是TreeNode
    还是普通Node,然后按照对应的红黑树或者链表的方式去遍历进行更新或添加节点.
  3. 若是链表添加节点,则在添加节点后要判断满不满足树化的条件。
  4. 如果是添加了节点,最后要判断需不需要对数组进行扩容。

标签:黑树,key,hash,HashMap,链表,数组,设计,节点,底层
From: https://www.cnblogs.com/ydw333/p/18090572

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