HashMap通過(guò)哈希算法將鍵映射為數(shù)組索引實(shí)現(xiàn)快速存取，1.先調(diào)用hashCode()獲取哈希值，再通過(guò)擾動(dòng)函數(shù)處理並取模確定索引位置；2.使用鍊錶解決哈希衝突，Java 8後鍊錶過(guò)長(zhǎng)會(huì)轉(zhuǎn)為紅黑樹(shù)以提升查找效率；3.擴(kuò)容時(shí)負(fù)載因子默認(rèn)0.75，超過(guò)閾值則rehashing擴(kuò)大數(shù)組容量；4.可預(yù)設(shè)初始容量以減少擴(kuò)容次數(shù)提升性能。
Java 的HashMap 是一個(gè)非常常用的集合類(lèi)，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其實(shí)挺巧妙的。它通過(guò)哈希算法把鍵（Key）映射成數(shù)組索引，從而實(shí)現(xiàn)快速的插入和查找。但具體是怎麼做到的？我們來(lái)拆解幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
哈希計(jì)算與數(shù)組索引
HashMap 內(nèi)部使用一個(gè)數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)元素是一個(gè)Node（或者叫Entry）。當(dāng)你放入一個(gè)鍵值對(duì)時(shí)，HashMap 會(huì)先調(diào)用key 的hashCode()方法獲取一個(gè)整數(shù)哈希值，然後通過(guò)一個(gè)“擾動(dòng)函數(shù)”再次處理這個(gè)哈希值，最後通過(guò)取模運(yùn)算確定在數(shù)組中的位置（也就是index）。
舉個(gè)例子：
假設(shè)數(shù)組長(zhǎng)度是16，某個(gè)key 的hash 值經(jīng)過(guò)處理後是35，那index 就是35 % 16 = 3 ，所以這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)被放在數(shù)組下標(biāo)為3 的位置。
需要注意的是：
- 如果兩個(gè)不同的key 計(jì)算出相同的index，就會(huì)發(fā)生哈希碰撞
- Java 8 中引入了紅黑樹(shù)優(yōu)化頻繁碰撞的情況（後面會(huì)講）
哈希衝突的解決方式
HashMap 使用鍊錶法來(lái)處理哈希衝突。也就是說(shuō)，當(dāng)多個(gè)key 被映射到同一個(gè)數(shù)組下標(biāo)時(shí)，它們會(huì)被串在一個(gè)鍊錶中。
比如你有三個(gè)key-value 對(duì)，都落在index=5 的位置上，那它們會(huì)在數(shù)組的第5 個(gè)位置形成一個(gè)鍊錶。每次查找的時(shí)候，需要遍歷這個(gè)鍊錶進(jìn)行key 的比較（equals）。
從Java 8 開(kāi)始，如果鍊錶長(zhǎng)度超過(guò)閾值（默認(rèn)是8），鍊錶會(huì)轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)，這樣可以將查找的時(shí)間複雜度從O(n) 降低到O(log n)，提升性能。
不過(guò)要注意：
- 紅黑樹(shù)的轉(zhuǎn)換是有代價(jià)的，只有在頻繁發(fā)生衝突時(shí)才劃算
- 當(dāng)樹(shù)中元素減少到6 個(gè)以下時(shí)，又會(huì)退化回鍊錶
擴(kuò)容機(jī)制：負(fù)載因子與rehashing
HashMap 不是固定大小的，它會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)量自動(dòng)擴(kuò)容。決定是否擴(kuò)容的關(guān)鍵因素是負(fù)載因子（load factor） ，默認(rèn)是0.75。
舉個(gè)實(shí)際的例子：
如果你初始化了一個(gè)HashMap，默認(rèn)容量是16，那麼當(dāng)put 進(jìn)第16 * 0.75 = 12個(gè)元素時(shí)，HashMap 會(huì)擴(kuò)容為原來(lái)的兩倍（變成32），並重新計(jì)算所有key 的index，這個(gè)過(guò)程叫做rehashing 。
擴(kuò)容雖然能避免過(guò)多的哈希衝突，但也有成本：
- 需要新建一個(gè)更大的數(shù)組
- 把舊數(shù)據(jù)全部重新hash 並插入新數(shù)組
- 多線(xiàn)程下還可能引發(fā)死循環(huán)（HashMap 不是線(xiàn)程安全的）
初始容量設(shè)置的小技巧
如果你提前知道大概要放多少個(gè)元素，建議構(gòu)造HashMap 時(shí)指定初始容量。這樣可以減少擴(kuò)容次數(shù)，提高性能。
比如你要放100 個(gè)元素，默認(rèn)負(fù)載因子是0.75，那至少需要100 / 0.75 ≈ 134的容量。為了避免多次擴(kuò)容，可以直接這樣創(chuàng)建：
Map<String, String> map = new HashMap<>(134);
當(dāng)然，也可以稍微留點(diǎn)餘地，設(shè)成150 或者200 都沒(méi)問(wèn)題。
基本上就這些。 HashMap 的設(shè)計(jì)很聰明，但也有一些小細(xì)節(jié)容易被忽略，比如hash 的二次擾動(dòng)、鍊錶轉(zhuǎn)紅黑樹(shù)的閾值、擴(kuò)容時(shí)機(jī)等等。理解這些，對(duì)寫(xiě)出更高效的代碼還是很有幫助的。
以上是Java Hashmap在內(nèi)部如何工作？的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！
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為什麼我們需要包裝紙課？
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Java使用包裝類(lèi)是因?yàn)榛緮?shù)據(jù)類(lèi)型無(wú)法直接參與面向?qū)ο癫僮?，而?shí)際需求中常需對(duì)象形式；1.集合類(lèi)只能存儲(chǔ)對(duì)象，如List利用自動(dòng)裝箱存儲(chǔ)數(shù)值；2.泛型不支持基本類(lèi)型，必須使用包裝類(lèi)作為類(lèi)型參數(shù)；3.包裝類(lèi)可表示null值，用於區(qū)分未設(shè)置或缺失的數(shù)據(jù)；4.包裝類(lèi)提供字符串轉(zhuǎn)換等實(shí)用方法，便於數(shù)據(jù)解析與處理，因此在需要這些特性的場(chǎng)景下，包裝類(lèi)不可或缺。
