HashMap 在Java 中通過哈希表實現(xiàn)鍵值對存儲，其核心在於快速定位數(shù)據(jù)位置。 1. 首先使用鍵的hashCode() 方法生成哈希值，並通過位運算轉(zhuǎn)換為數(shù)組索引；2. 不同對象可能產(chǎn)生相同哈希值，導(dǎo)致衝突，此時以鍊錶形式掛載節(jié)點，JDK 8 後鍊錶過長（默認(rèn)長度8）則轉(zhuǎn)為紅黑樹提升效率；3. 使用自定義類作鍵時必須重寫equals() 和hashCode() 方法；4. HashMap 動態(tài)擴(kuò)容，當(dāng)元素數(shù)超過容量乘以負(fù)載因子（默認(rèn)0.75）時，擴(kuò)容並重新哈希；5. HashMap 非線程安全，多線程下應(yīng)使用ConcurrentHashMap 或同步包裝。
HashMap 在Java 中的內(nèi)部工作原理其實不復(fù)雜，但理解它能幫你更好地使用這個常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。簡單來說，HashMap 是通過哈希表實現(xiàn)的鍵值對存儲結(jié)構(gòu)，它的核心在於如何快速定位數(shù)據(jù)的位置。
哈希函數(shù)與數(shù)組索引計算
HashMap 內(nèi)部用一個數(shù)組來存儲數(shù)據(jù)，每個元素是一個鍊錶或紅黑樹的節(jié)點（JDK 8 及以上）。當(dāng)你插入一個鍵值對時，HashMap 會先調(diào)用鍵對象的hashCode()方法得到一個整數(shù)，然後通過一系列位運算把這個整數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)組的下標(biāo)。
舉個例子：
map.put("apple", 1);這裡"apple"的hashCode()返回一個整數(shù)，HashMap 會根據(jù)當(dāng)前數(shù)組長度進(jìn)行取模等操作，得到該鍵值對應(yīng)該存放在數(shù)組哪個位置。
需要注意的是，不同的對象可能返回相同的哈希值，這就導(dǎo)致了哈希衝突的問題。
處理哈希衝突：鍊錶與紅黑樹
當(dāng)多個鍵映射到同一個數(shù)組索引時，這些鍵值對會被以鍊錶的形式掛在這個位置上。如果鍊錶過長，查找效率就會下降。因此從JDK 8 開始，當(dāng)鍊錶長度超過閾值（默認(rèn)是8）時，鍊錶會轉(zhuǎn)換為紅黑樹，提升查找性能。
這也是為什麼我們建議自定義類作為HashMap 的鍵時，要同時重寫equals()和hashCode()方法——否則可能導(dǎo)致無法正確訪問數(shù)據(jù)或者內(nèi)存洩漏。
常見的問題包括：
- 忘記重寫
hashCode()，導(dǎo)致相同邏輯的對像被分配到不同桶中 - 使用可變對像作為鍵，修改後無法再找到對應(yīng)值
擴(kuò)容機(jī)制：負(fù)載因子與重新哈希
HashMap 不是固定大小的，它會在數(shù)據(jù)量達(dá)到一定閾值時自動擴(kuò)容。擴(kuò)容的觸發(fā)點由兩個因素決定：當(dāng)前容量和負(fù)載因子（ load factor ，默認(rèn)是0.75）。
比如初始容量是16，負(fù)載因子是0.75，那麼當(dāng)元素數(shù)量超過16 * 0.75 = 12時，HashMap 就會擴(kuò)容為原來的兩倍，並重新計算每個鍵的索引位置，這個過程叫做rehashing（重新哈希） 。
雖然擴(kuò)容可以避免哈希衝突過於嚴(yán)重，但它本身是比較耗性能的操作，所以如果你提前知道要存很多數(shù)據(jù)，最好在初始化的時候就指定合適的容量，減少擴(kuò)容次數(shù)。
線程安全問題：別在多線程下隨便用HashMap
HashMap 並不是線程安全的。在多線程環(huán)境下同時進(jìn)行put 操作可能會導(dǎo)致死循環(huán)或者數(shù)據(jù)錯亂，尤其是在擴(kuò)容rehash 的時候。如果你需要線程安全的Map，可以考慮：
- 使用
Collections.synchronizedMap(new HashMap()) - 或者更推薦使用
ConcurrentHashMap
基本上就這些。理解HashMap 的內(nèi)部機(jī)制有助於你寫出更高效、穩(wěn)定的代碼，特別是在處理大量數(shù)據(jù)或併發(fā)場景時。
以上是Hashmap在Java內(nèi)部如何工作？的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！
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