HashMap通過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，再通過擾動(dòng)函數(shù)處理并取模確定索引位置；2.使用鏈表解決哈希沖突，Java 8后鏈表過長(zhǎng)會(huì)轉(zhuǎn)為紅黑樹以提升查找效率；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，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其實(shí)挺巧妙的。它通過哈希算法把鍵（Key）映射成數(shù)組索引，從而實(shí)現(xiàn)快速的插入和查找。但具體是怎么做到的？我們來拆解幾個(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，然后通過一個(gè)“擾動(dòng)函數(shù)”再次處理這個(gè)哈希值，最后通過取模運(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)過處理后是 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 中引入了紅黑樹優(yōu)化頻繁碰撞的情況（后面會(huì)講）
哈希沖突的解決方式
HashMap 使用鏈表法來處理哈希沖突。也就是說，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)鏈表中。
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)鏈表。每次查找的時(shí)候，需要遍歷這個(gè)鏈表進(jìn)行 key 的比較（equals）。
從 Java 8 開始，如果鏈表長(zhǎng)度超過閾值（默認(rèn)是 8），鏈表會(huì)轉(zhuǎn)換為紅黑樹，這樣可以將查找的時(shí)間復(fù)雜度從 O(n) 降低到 O(log n)，提升性能。
不過要注意：
- 紅黑樹的轉(zhuǎn)換是有代價(jià)的，只有在頻繁發(fā)生沖突時(shí)才劃算
- 當(dāng)樹中元素減少到 6 個(gè)以下時(shí)，又會(huì)退化回鏈表
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，那么當(dāng) put 進(jìn)第 16 * 0.75 = 12 個(gè)元素時(shí)，HashMap 會(huì)擴(kuò)容為原來的兩倍（變成 32），并重新計(jì)算所有 key 的 index，這個(gè)過程叫做 rehashing。
擴(kuò)容雖然能避免過多的哈希沖突，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 并插入新數(shù)組
- 多線程下還可能引發(fā)死循環(huán)（HashMap 不是線程安全的）
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)余地，設(shè)成 150 或者 200 都沒問題。
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)、鏈表轉(zhuǎn)紅黑樹的閾值、擴(kuò)容時(shí)機(jī)等等。理解這些，對(duì)寫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。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！
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Hashmap在Java內(nèi)部如何工作？
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HashMap在Java中通過哈希表實(shí)現(xiàn)鍵值對(duì)存儲(chǔ)，其核心在于快速定位數(shù)據(jù)位置。1.首先使用鍵的hashCode()方法生成哈希值，并通過位運(yùn)算轉(zhuǎn)換為數(shù)組索引；2.不同對(duì)象可能產(chǎn)生相同哈希值，導(dǎo)致沖突，此時(shí)以鏈表形式掛載節(jié)點(diǎn)，JDK8后鏈表過長(zhǎng)（默認(rèn)長(zhǎng)度8）則轉(zhuǎn)為紅黑樹提升效率；3.使用自定義類作鍵時(shí)必須重寫equals()和hashCode()方法；4.HashMap動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，當(dāng)元素?cái)?shù)超過容量乘以負(fù)載因子（默認(rèn)0.75）時(shí)，擴(kuò)容并重新哈希；5.HashMap非線程安全，多線程下應(yīng)使用Concu
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