【16期】你能談?wù)凥ashMap怎樣解決hash沖突嗎

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HashMap沖突解決方法比較考驗一個開發(fā)者解決問題的能力。

下文給出HashMap沖突的解決方法以及原理分析，無論是在面試問答或者實際使用中，應(yīng)該都會有所幫助。

在Java編程語言中，最基本的結(jié)構(gòu)就是兩種，一種是數(shù)組，一種是模擬指針(引用)，所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以用這兩個基本結(jié)構(gòu)構(gòu)造，HashMap也一樣。

當(dāng)程序試圖將多個 key-value 放入 HashMap 中時，以如下代碼片段為例：

HashMap<String,Object>?m=new?HashMap<String,Object>();?
m.put("a",?"rrr1");?
m.put("b",?"tt9");?
m.put("c",?"tt8");?
m.put("d",?"g7");?
m.put("e",?"d6");?
m.put("f",?"d4");?
m.put("g",?"d4");?
m.put("h",?"d3");?
m.put("i",?"d2");?
m.put("j",?"d1");?
m.put("k",?"1");?
m.put("o",?"2");?
m.put("p",?"3");?
m.put("q",?"4");?
m.put("r",?"5");?
m.put("s",?"6");?
m.put("t",?"7");?
m.put("u",?"8");?
m.put("v",?"9");

HashMap 采用一種所謂的“Hash 算法”來決定每個元素的存儲位置。當(dāng)程序執(zhí)行 map.put(String,Obect)方法 時，系統(tǒng)將調(diào)用String的 hashCode() 方法得到其 hashCode 值——每個 Java 對象都有 hashCode() 方法，都可通過該方法獲得它的 hashCode 值。得到這個對象的 hashCode 值之后，系統(tǒng)會根據(jù)該 hashCode 值來決定該元素的存儲位置。

源碼如下:

public?V?put(K?key,?V?value)?{??
????????if?(key?==?null)??
????????????return?putForNullKey(value);??
????????int?hash?=?hash(key.hashCode());??
????????int?i?=?indexFor(hash,?table.length);??
????????for?(Entry?e?=?table[i];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{??
????????????Object?k;??
????????????//判斷當(dāng)前確定的索引位置是否存在相同hashcode和相同key的元素，如果存在相同的hashcode和相同的key的元素，那么新值覆蓋原來的舊值，并返回舊值。??
????????????//如果存在相同的hashcode，那么他們確定的索引位置就相同，這時判斷他們的key是否相同，如果不相同，這時就是產(chǎn)生了hash沖突。??
????????????//Hash沖突后，那么HashMap的單個bucket里存儲的不是一個 Entry，而是一個 Entry 鏈。??
????????????//系統(tǒng)只能必須按順序遍歷每個?Entry，直到找到想搜索的?Entry?為止——如果恰好要搜索的?Entry?位于該?Entry?鏈的最末端（該?Entry?是最早放入該?bucket?中），??
????????????//那系統(tǒng)必須循環(huán)到最后才能找到該元素。??
????????????if?(e.hash?==?hash?&&?((k?=?e.key)?==?key?||?key.equals(k)))?{??
????????????????V?oldValue?=?e.value;??
????????????????e.value?=?value;??
????????????????return?oldValue;??
????????????}??
????????}??
????????modCount++;??
????????addEntry(hash,?key,?value,?i);??
????????return?null;??
????}??

上面程序中用到了一個重要的內(nèi)部接口：Map.Entry，每個 Map.Entry 其實就是一個 key-value 對。從上面程序中可以看出：當(dāng)系統(tǒng)決定存儲 HashMap 中的 key-value 對時，完全沒有考慮 Entry 中的 value，僅僅只是根據(jù) key 來計算并決定每個 Entry 的存儲位置。

這也說明了前面的結(jié)論：我們完全可以把 Map 集合中的 value 當(dāng)成 key 的附屬，當(dāng)系統(tǒng)決定了 key 的存儲位置之后，value 隨之保存在那里即可。HashMap程序經(jīng)過我改造，我故意的構(gòu)造出了hash沖突現(xiàn)象，因為HashMap的初始大小16，但是我在hashmap里面放了超過16個元素，并且我屏蔽了它的resize()方法。不讓它去擴容。

這時HashMap的底層數(shù)組Entry[] table結(jié)構(gòu)如下:

Hashmap里面的bucket出現(xiàn)了單鏈表的形式，散列表要解決的一個問題就是散列值的沖突問題，通常是兩種方法：鏈表法和開放地址法。

• 鏈表法就是將相同hash值的對象組織成一個鏈表放在hash值對應(yīng)的槽位；

• 開放地址法是通過一個探測算法，當(dāng)某個槽位已經(jīng)被占據(jù)的情況下繼續(xù)查找下一個可以使用的槽位。

java.util.HashMap采用的鏈表法的方式，鏈表是單向鏈表。形成單鏈表的核心代碼如下：

void?addEntry(int?hash,?K?key,?V?value,?int?bucketIndex)?{??
????Entry?e?=?table[bucketIndex];??
????table[bucketIndex]?=?new?Entry(hash,?key,?value,?e);??
????if?(size++?>=?threshold)??
????????resize(2?*?table.length);??
bsp;??

上面方法的代碼很簡單，但其中包含了一個設(shè)計：系統(tǒng)總是將新添加的 Entry 對象放入 table 數(shù)組的 bucketIndex 索引處——如果 bucketIndex 索引處已經(jīng)有了一個 Entry 對象，那新添加的 Entry 對象指向原有的 Entry 對象（產(chǎn)生一個 Entry 鏈），如果 bucketIndex 索引處沒有 Entry 對象，也就是上面程序代碼的 e 變量是 null，也就是新放入的 Entry 對象指向 null，也就是沒有產(chǎn)生 Entry 鏈。

HashMap里面沒有出現(xiàn)hash沖突時，沒有形成單鏈表時，hashmap查找元素很快,get()方法能夠直接定位到元素，但是出現(xiàn)單鏈表后，單個bucket 里存儲的不是一個 Entry，而是一個 Entry 鏈，系統(tǒng)只能必須按順序遍歷每個 Entry，直到找到想搜索的 Entry 為止——如果恰好要搜索的 Entry 位于該 Entry 鏈的最末端（該 Entry 是最早放入該 bucket 中），那系統(tǒng)必須循環(huán)到最后才能找到該元素。

當(dāng)創(chuàng)建 HashMap 時，有一個默認(rèn)的負(fù)載因子（load factor），其默認(rèn)值為 0.75，這是時間和空間成本上一種折衷：增大負(fù)載因子可以減少 Hash 表（就是那個 Entry 數(shù)組）所占用的內(nèi)存空間，但會增加查詢數(shù)據(jù)的時間開銷，而查詢是最頻繁的的操作（HashMap 的 get() 與 put() 方法都要用到查詢）；減小負(fù)載因子會提高數(shù)據(jù)查詢的性能，但會增加 Hash 表所占用的內(nèi)存空間。

一、HashMap概述

HashMap基于哈希表的 Map 接口的實現(xiàn)。此實現(xiàn)提供所有可選的映射操作，并允許使用 null 值和 null 鍵。（除了不同步和允許使用 null 之外，HashMap 類與 Hashtable 大致相同。）此類不保證映射的順序，特別是它不保證該順序恒久不變。

值得注意的是HashMap不是線程安全的，如果想要線程安全的HashMap，可以通過Collections類的靜態(tài)方法synchronizedMap獲得線程安全的HashMap。

?Map?map?=?Collections.synchronizedMap(new?HashMap());

二、HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

HashMap的底層主要是基于數(shù)組和鏈表來實現(xiàn)的，它之所以有相當(dāng)快的查詢速度主要是因為它是通過計算散列碼來決定存儲的位置。HashMap中主要是通過key的hashCode來計算hash值的，只要hashCode相同，計算出來的hash值就一樣。如果存儲的對象對多了，就有可能不同的對象所算出來的hash值是相同的，這就出現(xiàn)了所謂的hash沖突。學(xué)過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同學(xué)都知道，解決hash沖突的方法有很多，HashMap底層是通過鏈表來解決hash沖突的。

圖中，紫色部分即代表哈希表，也稱為哈希數(shù)組，數(shù)組的每個元素都是一個單鏈表的頭節(jié)點，鏈表是用來解決沖突的，如果不同的key映射到了數(shù)組的同一位置處，就將其放入單鏈表中。

我們看看HashMap中Entry類的代碼：

/** Entry是單向鏈表。????
?????*?它是?“HashMap鏈?zhǔn)酱鎯Ψā睂?yīng)的鏈表。????
?????*它實現(xiàn)了Map.Entry?接口，即實現(xiàn)getKey(),?getValue(),?setValue(V?value),?equals(Object?o),?hashCode()這些函數(shù)??
????**/??
????static?class?Entry<K,V>?implements?Map.Entry<K,V>?{????
????????final?K?key;????
????????V?value;????
????????//?指向下一個節(jié)點????
????????Entry?next;????
????????final?int?hash;????

????????//?構(gòu)造函數(shù)。????
????????//?輸入?yún)?shù)包括"哈希值(h)",?"鍵(k)",?"值(v)",?"下一節(jié)點(n)"????
????????Entry(int?h,?K?k,?V?v,?Entry?n)?{????
????????????value?=?v;????
????????????next?=?n;????
????????????key?=?k;????
????????????hash?=?h;????
????????}????

????????public?final?K?getKey()?{????
????????????return?key;????
????????}????

????????public?final?V?getValue()?{????
????????????return?value;????
????????}????

????????public?final?V?setValue(V?newValue)?{????
????????????V?oldValue?=?value;????
????????????value?=?newValue;????
????????????return?oldValue;????
????????}????

????????//?判斷兩個Entry是否相等????
????????//?若兩個Entry的“key”和“value”都相等，則返回true。????
????????//?否則，返回false????
????????public?final?boolean?equals(Object?o)?{????
????????????if?(!(o?instanceof?Map.Entry))????
????????????????return?false;????
????????????Map.Entry?e?=?(Map.Entry)o;????
????????????Object?k1?=?getKey();????
????????????Object?k2?=?e.getKey();????
????????????if?(k1?==?k2?||?(k1?!=?null?&&?k1.equals(k2)))?{????
????????????????Object?v1?=?getValue();????
????????????????Object?v2?=?e.getValue();????
????????????????if?(v1?==?v2?||?(v1?!=?null?&&?v1.equals(v2)))????
????????????????????return?true;????
????????????}????
????????????return?false;????
????????}????

????????//?實現(xiàn)hashCode()????
????????public?final?int?hashCode()?{????
????????????return?(key==null?????0?:?key.hashCode())?^????
???????????????????(value==null???0?:?value.hashCode());????
????????}????

????????public?final?String?toString()?{????
????????????return?getKey()?+?"="?+?getValue();????
????????}????

????????//?當(dāng)向HashMap中添加元素時，繪調(diào)用recordAccess()。????
????????//?這里不做任何處理????
????????void?recordAccess(HashMap?m)?{????
????????}????

????????//?當(dāng)從HashMap中刪除元素時，繪調(diào)用recordRemoval()。????
????????//?這里不做任何處理????
????????void?recordRemoval(HashMap?m)?{????
????????}????
????}

HashMap其實就是一個Entry數(shù)組，Entry對象中包含了鍵和值，其中next也是一個Entry對象，它就是用來處理hash沖突的，形成一個鏈表。

三、HashMap源碼分析

1、關(guān)鍵屬性

先看看HashMap類中的一些關(guān)鍵屬性：

transient?Entry[]?table;//存儲元素的實體數(shù)組

transient?int?size;//存放元素的個數(shù)

int?threshold;?//臨界值???當(dāng)實際大小超過臨界值時，會進(jìn)行擴容threshold?=?加載因子*容量

?final?float?loadFactor;?//加載因子

transient?int?modCount;//被修改的次數(shù)

其中l(wèi)oadFactor加載因子是表示Hsah表中元素的填滿的程度.

若:加載因子越大,填滿的元素越多,好處是,空間利用率高了,但:沖突的機會加大了.鏈表長度會越來越長,查找效率降低。反之,加載因子越小,填滿的元素越少,好處是:沖突的機會減小了,但:空間浪費多了.表中的數(shù)據(jù)將過于稀疏（很多空間還沒用，就開始擴容了）

沖突的機會越大,則查找的成本越高.

因此,必須在 "沖突的機會"與"空間利用率"之間尋找一種平衡與折衷. 這種平衡與折衷本質(zhì)上是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有名的"時-空"矛盾的平衡與折衷.

如果機器內(nèi)存足夠，并且想要提高查詢速度的話可以將加載因子設(shè)置小一點；相反如果機器內(nèi)存緊張，并且對查詢速度沒有什么要求的話可以將加載因子設(shè)置大一點。不過一般我們都不用去設(shè)置它，讓它取默認(rèn)值0.75就好了。

2、構(gòu)造方法

下面看看HashMap的幾個構(gòu)造方法：

public?HashMap(int?initialCapacity,?float?loadFactor)?{
????????//確保數(shù)字合法
????????if?(initialCapacity?0)
????????????throw?new?IllegalArgumentException("Illegal?initial?capacity:?"?+
??????????????????????????????????????????????initialCapacity);
????????if?(initialCapacity?>?MAXIMUM_CAPACITY)
????????????initialCapacity?=?MAXIMUM_CAPACITY;
????????if?(loadFactor?<=?0?||?Float.isNaN(loadFactor))
????????????throw?new?IllegalArgumentException("Illegal?load?factor:?"?+
??????????????????????????????????????????????loadFactor);

????????//?Find?a?power?of?2?>=?initialCapacity
????????int?capacity?=?1;???//初始容量
????????while?(capacity?//確保容量為2的n次冪，使capacity為大于initialCapacity的最小的2的n次冪
????????????capacity?<<=?1;

????????this.loadFactor?=?loadFactor;
????????threshold?=?(int)(capacity?*?loadFactor);
????????table?=?new?Entry[capacity];
???????init();
???}

????public?HashMap(int?initialCapacity)?{
????????this(initialCapacity,?DEFAULT_LOAD_FACTOR);
???}

????public?HashMap()?{
????????this.loadFactor?=?DEFAULT_LOAD_FACTOR;
????????threshold?=?(int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY?*?DEFAULT_LOAD_FACTOR);
????????table?=?new?Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
???????init();
????}

我們可以看到在構(gòu)造HashMap的時候如果我們指定了加載因子和初始容量的話就調(diào)用第一個構(gòu)造方法，否則的話就是用默認(rèn)的。默認(rèn)初始容量為16，默認(rèn)加載因子為0.75。我們可以看到上面代碼中13-15行，這段代碼的作用是確保容量為2的n次冪，使capacity為大于initialCapacity的最小的2的n次冪，至于為什么要把容量設(shè)置為2的n次冪，我們等下再看。

重點分析下HashMap中用的最多的兩個方法put和get

3、存儲數(shù)據(jù)

下面看看HashMap存儲數(shù)據(jù)的過程是怎樣的，首先看看HashMap的put方法：

public?V?put(K?key,?V?value)?{
?????//?若“key為null”，則將該鍵值對添加到table[0]中。
?????????if?(key?==?null)?
????????????return?putForNullKey(value);
?????//?若“key不為null”，則計算該key的哈希值，然后將其添加到該哈希值對應(yīng)的鏈表中。
?????????int?hash?=?hash(key.hashCode());
?????//搜索指定hash值在對應(yīng)table中的索引
?????????int?i?=?indexFor(hash,?table.length);
?????//?循環(huán)遍歷Entry數(shù)組,若“該key”對應(yīng)的鍵值對已經(jīng)存在，則用新的value取代舊的value。然后退出！
?????????for?(Entry?e?=?table[i];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{?
?????????????Object?k;
??????????????if?(e.hash?==?hash?&&?((k?=?e.key)?==?key?||?key.equals(k)))?{?//如果key相同則覆蓋并返回舊值
??????????????????V?oldValue?=?e.value;
?????????????????e.value?=?value;
?????????????????e.recordAccess(this);
?????????????????return?oldValue;
??????????????}
?????????}
?????//修改次數(shù)+1
?????????modCount++;
?????//將key-value添加到table[i]處
?????addEntry(hash,?key,?value,?i);
?????return?null;
}

上面程序中用到了一個重要的內(nèi)部接口：Map.Entry，每個 Map.Entry 其實就是一個 key-value 對。從上面程序中可以看出：當(dāng)系統(tǒng)決定存儲 HashMap 中的 key-value 對時，完全沒有考慮 Entry 中的 value，僅僅只是根據(jù) key 來計算并決定每個 Entry 的存儲位置。

這也說明了前面的結(jié)論：我們完全可以把 Map 集合中的 value 當(dāng)成 key 的附屬，當(dāng)系統(tǒng)決定了 key 的存儲位置之后，value 隨之保存在那里即可。

我們慢慢的來分析這個函數(shù)，第2和3行的作用就是處理key值為null的情況，我們看看putForNullKey(value)方法：

private?V?putForNullKey(V?value)?{
????????for?(Entry?e?=?table[0];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{
????????????if?(e.key?==?null)?{???//如果有key為null的對象存在，則覆蓋掉
????????????????V?oldValue?=?e.value;
????????????????e.value?=?value;
????????????????e.recordAccess(this);
????????????????return?oldValue;
???????????}
???????}
????????modCount++;
????????addEntry(0,?null,?value,?0);?//如果鍵為null的話，則hash值為0
????????return?null;
????}

注意：如果key為null的話，hash值為0，對象存儲在數(shù)組中索引為0的位置。即table[0]

我們再回去看看put方法中第4行，它是通過key的hashCode值計算hash碼，下面是計算hash碼的函數(shù)：

//計算hash值的方法?通過鍵的hashCode來計算
????static?int?hash(int?h)?{
????????//?This?function?ensures?that?hashCodes?that?differ?only?by
????????//?constant?multiples?at?each?bit?position?have?a?bounded
????????//?number?of?collisions?(approximately?8?at?default?load?factor).
????????h?^=?(h?>>>?20)?^?(h?>>>?12);
????????return?h?^?(h?>>>?7)?^?(h?>>>?4);
????}

得到hash碼之后就會通過hash碼去計算出應(yīng)該存儲在數(shù)組中的索引，計算索引的函數(shù)如下：

static?int?indexFor(int?h,?int?length)?{?//根據(jù)hash值和數(shù)組長度算出索引值
?????????return?h?&?(length-1);??//這里不能隨便算取，用hash&(length-1)是有原因的，這樣可以確保算出來的索引是在數(shù)組大小范圍內(nèi)，不會超出
}

這個我們要重點說下，我們一般對哈希表的散列很自然地會想到用hash值對length取模（即除法散列法），Hashtable中也是這樣實現(xiàn)的，這種方法基本能保證元素在哈希表中散列的比較均勻，但取模會用到除法運算，效率很低，HashMap中則通過h&(length-1)的方法來代替取模，同樣實現(xiàn)了均勻的散列，但效率要高很多，這也是HashMap對Hashtable的一個改進(jìn)。

接下來，我們分析下為什么哈希表的容量一定要是2的整數(shù)次冪。首先，length為2的整數(shù)次冪的話，h&(length-1)就相當(dāng)于對length取模，這樣便保證了散列的均勻，同時也提升了效率；其次，length為2的整數(shù)次冪的話，為偶數(shù)，這樣length-1為奇數(shù)，奇數(shù)的最后一位是1，這樣便保證了h&(length-1)的最后一位可能為0，也可能為1（這取決于h的值），即與后的結(jié)果可能為偶數(shù)，也可能為奇數(shù)，這樣便可以保證散列的均勻性，而如果length為奇數(shù)的話，很明顯length-1為偶數(shù)，它的最后一位是0，這樣h&(length-1)的最后一位肯定為0，即只能為偶數(shù)，這樣任何hash值都只會被散列到數(shù)組的偶數(shù)下標(biāo)位置上，這便浪費了近一半的空間，因此，length取2的整數(shù)次冪，是為了使不同hash值發(fā)生碰撞的概率較小，這樣就能使元素在哈希表中均勻地散列。

這看上去很簡單，其實比較有玄機的，我們舉個例子來說明：

假設(shè)數(shù)組長度分別為15和16，優(yōu)化后的hash碼分別為8和9，那么&運算后的結(jié)果如下：

???????h?&?(table.length-1)?????????????????????hash?????????????????????????????table.length-1
???????8?&?(15-1)：?????????????????????????????????0100???????????????????&??????????????1110???????????????????=????????????????0100
???????9?&?(15-1)：?????????????????????????????????0101???????????????????&??????????????1110???????????????????=????????????????0100
???????-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
???????8?&?(16-1)：?????????????????????????????????0100???????????????????&??????????????1111???????????????????=????????????????0100
???????9?&?(16-1)：?????????????????????????????????0101???????????????????&??????????????1111???????????????????=????????????????0101

從上面的例子中可以看出：當(dāng)它們和15-1（1110）“與”的時候，產(chǎn)生了相同的結(jié)果，也就是說它們會定位到數(shù)組中的同一個位置上去，這就產(chǎn)生了碰撞，8和9會被放到數(shù)組中的同一個位置上形成鏈表，那么查詢的時候就需要遍歷這個鏈 表，得到8或者9，這樣就降低了查詢的效率。

同時，我們也可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)數(shù)組長度為15的時候，hash值會與15-1（1110）進(jìn)行“與”，那么 最后一位永遠(yuǎn)是0，而0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101這幾個位置永遠(yuǎn)都不能存放元素了，空間浪費相當(dāng)大，更糟的是這種情況中，數(shù)組可以使用的位置比數(shù)組長度小了很多，這意味著進(jìn)一步增加了碰撞的幾率，減慢了查詢的效率！

而當(dāng)數(shù)組長度為16時，即為2的n次方時，2n-1得到的二進(jìn)制數(shù)的每個位上的值都為1，這使得在低位上&時，得到的和原h(huán)ash的低位相同，加之hash(int h)方法對key的hashCode的進(jìn)一步優(yōu)化，加入了高位計算，就使得只有相同的hash值的兩個值才會被放到數(shù)組中的同一個位置上形成鏈表。

所以說，當(dāng)數(shù)組長度為2的n次冪的時候，不同的key算得得index相同的幾率較小，那么數(shù)據(jù)在數(shù)組上分布就比較均勻，也就是說碰撞的幾率小，相對的，查詢的時候就不用遍歷某個位置上的鏈表，這樣查詢效率也就較高了。

根據(jù)上面 put 方法的源代碼可以看出，當(dāng)程序試圖將一個key-value對放入HashMap中時，程序首先根據(jù)該 key 的 hashCode() 返回值決定該 Entry 的存儲位置：如果兩個 Entry 的 key 的 hashCode() 返回值相同，那它們的存儲位置相同。

如果這兩個 Entry 的 key 通過 equals 比較返回 true，新添加 Entry 的 value 將覆蓋集合中原有 Entry 的 value，但key不會覆蓋。如果這兩個 Entry 的 key 通過 equals 比較返回 false，新添加的 Entry 將與集合中原有 Entry 形成 Entry 鏈，而且新添加的 Entry 位于 Entry 鏈的頭部——具體說明繼續(xù)看 addEntry() 方法的說明。

void?addEntry(int?hash,?K?key,?V?value,?int?bucketIndex)?{
????????Entry?e?=?table[bucketIndex];?//如果要加入的位置有值，將該位置原先的值設(shè)置為新entry的next,也就是新entry鏈表的下一個節(jié)點
???????table[bucketIndex]?=?new?Entry<>(hash,?key,?value,?e);
????????if?(size++?>=?threshold)?//如果大于臨界值就擴容
????????????resize(2?*?table.length);?//以2的倍數(shù)擴容
????}

參數(shù)bucketIndex就是indexFor函數(shù)計算出來的索引值，第2行代碼是取得數(shù)組中索引為bucketIndex的Entry對象，第3行就是用hash、key、value構(gòu)建一個新的Entry對象放到索引為bucketIndex的位置，并且將該位置原先的對象設(shè)置為新對象的next構(gòu)成鏈表。

第4行和第5行就是判斷put后size是否達(dá)到了臨界值threshold，如果達(dá)到了臨界值就要進(jìn)行擴容，HashMap擴容是擴為原來的兩倍。

4、調(diào)整大小

resize()方法如下：

重新調(diào)整HashMap的大小，newCapacity是調(diào)整后的單位

void?resize(int?newCapacity)?{
????????Entry[]?oldTable?=?table;
????????int?oldCapacity?=?oldTable.length;
????????if?(oldCapacity?==?MAXIMUM_CAPACITY)?{
????????????threshold?=?Integer.MAX_VALUE;
????????????return;
???????}

????????Entry[]?newTable?=?new?Entry[newCapacity];
????????transfer(newTable);//用來將原先table的元素全部移到newTable里面
????????table?=?newTable;??//再將newTable賦值給table
????????threshold?=?(int)(newCapacity?*?loadFactor);//重新計算臨界值
????}

新建了一個HashMap的底層數(shù)組，上面代碼中第10行為調(diào)用transfer方法，將HashMap的全部元素添加到新的HashMap中,并重新計算元素在新的數(shù)組中的索引位置

當(dāng)HashMap中的元素越來越多的時候，hash沖突的幾率也就越來越高，因為數(shù)組的長度是固定的。所以為了提高查詢的效率，就要對HashMap的數(shù)組進(jìn)行擴容，數(shù)組擴容這個操作也會出現(xiàn)在ArrayList中，這是一個常用的操作，而在HashMap數(shù)組擴容之后，最消耗性能的點就出現(xiàn)了：原數(shù)組中的數(shù)據(jù)必須重新計算其在新數(shù)組中的位置，并放進(jìn)去，這就是resize。

那么HashMap什么時候進(jìn)行擴容呢？當(dāng)HashMap中的元素個數(shù)超過數(shù)組大小loadFactor時，就會進(jìn)行數(shù)組擴容，loadFactor的默認(rèn)值為0.75，這是一個折中的取值。也就是說，默認(rèn)情況下，數(shù)組大小為16，那么當(dāng)HashMap中元素個數(shù)超過160.75=12的時候，就把數(shù)組的大小擴展為 2*16=32，即擴大一倍，然后重新計算每個元素在數(shù)組中的位置，擴容是需要進(jìn)行數(shù)組復(fù)制的，復(fù)制數(shù)組是非常消耗性能的操作，所以如果我們已經(jīng)預(yù)知HashMap中元素的個數(shù)，那么預(yù)設(shè)元素的個數(shù)能夠有效的提高HashMap的性能。

5、數(shù)據(jù)讀取

public?V?get(Object?key)?{???
????if?(key?==?null)???
????????return?getForNullKey();???
????int?hash?=?hash(key.hashCode());???
????for?(Entry?e?=?table[indexFor(hash,?table.length)];???
????????e?!=?null;???
????????e?=?e.next)?{???
????????Object?k;???
????????if?(e.hash?==?hash?&&?((k?=?e.key)?==?key?||?key.equals(k)))???
????????????return?e.value;???
????}???
????return?null;???
}

有了上面存儲時的hash算法作為基礎(chǔ)，理解起來這段代碼就很容易了。從上面的源代碼中可以看出：從HashMap中g(shù)et元素時，首先計算key的hashCode，找到數(shù)組中對應(yīng)位置的某一元素，然后通過key的equals方法在對應(yīng)位置的鏈表中找到需要的元素。

6、HashMap的性能參數(shù)：

HashMap 包含如下幾個構(gòu)造器：

• HashMap()：構(gòu)建一個初始容量為 16，負(fù)載因子為 0.75 的 HashMap。

• HashMap(int initialCapacity)：構(gòu)建一個初始容量為 initialCapacity，負(fù)載因子為 0.75 的 HashMap。

• HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：以指定初始容量、指定的負(fù)載因子創(chuàng)建一個 HashMap。
  HashMap的基礎(chǔ)構(gòu)造器HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)帶有兩個參數(shù)，它們是初始容量initialCapacity和加載因子loadFactor。

• initialCapacity：HashMap的最大容量，即為底層數(shù)組的長度。

• loadFactor：負(fù)載因子loadFactor定義為：散列表的實際元素數(shù)目(n)/ 散列表的容量(m)。

負(fù)載因子衡量的是一個散列表的空間的使用程度，負(fù)載因子越大表示散列表的裝填程度越高，反之愈小。

對于使用鏈表法的散列表來說，查找一個元素的平均時間是O(1+a)，因此如果負(fù)載因子越大，對空間的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果負(fù)載因子太小，那么散列表的數(shù)據(jù)將過于稀疏，對空間造成嚴(yán)重浪費。

HashMap的實現(xiàn)中，通過threshold字段來判斷HashMap的最大容量：

threshold?=?(int)(capacity?*?loadFactor);??

結(jié)合負(fù)載因子的定義公式可知，threshold就是在此loadFactor和capacity對應(yīng)下允許的最大元素數(shù)目，超過這個數(shù)目就重新resize，以降低實際的負(fù)載因子。

默認(rèn)的的負(fù)載因子0.75是對空間和時間效率的一個平衡選擇。當(dāng)容量超出此最大容量時，resize后的HashMap容量是容量的兩倍。

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