面试第一题 : HashMap为什么要用数组和链表
1.1 hashMap中的数组
1.1.1 table 
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官方注释翻译:
该表在首次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是 2 的幂。 （我们还在某些操作中允许长度为零，以允许当前不需要的引导机制。
transient Node[] table;
1.1.2 transient 关键字
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可以看到 HashMap实现了 Serializable 而 transient 关键字的作用是 被修饰的属性不进行序列号
1.2 hashmap中的链表
1.2.1 Node
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可以看到 Node 是 HashMap中的一个静态内部类 实现了 Map.Entry
HashMap中 的数组存储的元素是 Map.Entry
第一题 回答
数组的特点 : 查询时间复杂度 O(1) 寻址容器,增删难
链表的特点 : 查询慢,增删快
了解上面的 知识后,来回答这个问题
hashMap对插入的key 进行hash运算,能快速确定应该放在数组的哪一个位置
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而用链表 是为解决hash冲突 但是用链表每一次都需要遍历链表,速度慢 于是在1.8中,当链表长度大于8,且数组的长度大于等于64时,会转换成红黑树(如果数组长度没有64,不会转换成红黑树,只会扩容) 当 链表长度小于等于 6 时,会退树,成为链表
【面试|HashMap常问的11个面试题 你会几个】转换成红黑树相关代码
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这里注意,为什么是 -1 因为binCount是从0开始计数的 if里面的这句判断代码相当于 binCount +1(新结点) >= TREEIFY_THRESHOLD
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退树转换成链表相关代码
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面试第二题 HashMap的put方法大致实现流程 2.1 put方法入口
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
2.2 putVal方法
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab;
Node p;
int n, i;
//判断数组table是否为null 或者长度是否为空
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//如果为空或者为null初始化(扩容)
n = (tab = resize()).length;
//如果数组table的当前索引位置上的Entry对象为null,也就是没有对象,则直接插入
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//创建一个新的Map.Entry
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//如果进入else,则说明有hash冲突
else {
Node e;
K k;
//判断两个元素是否相等
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//不相等 判断当前槽是否是红黑树
else if (p instanceof TreeNode)
//放到红黑树中
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//如果不是红黑树 循环遍历挂载的链表
for (int binCount = 0;
;
++binCount) {
//遍历链表一直到最后结点注意 走了这个循环 e肯定不为空
if ((e = p.next) == null) {
//创建新结点,并且让最后一个结点的next指针指向新插入的结点(尾插法)
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//注意 binCount 从0 开始 所有当 binCount 大于等于7时,就需要树化了
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
//跳出循环
break;
}
//如果 key相等 跳出循环
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//对e进行判断是否为空如果为空说明key相等了
if (e != null) { // existing mapping for key
//新值替换旧值
V oldValue = https://www.it610.com/article/e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
//返回旧值
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 判断创建创建新结点对象后是否需要扩容是否达到阈值负载因子0.75
if (++size> threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
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面试第三题 JDK1.7版本中的HashMap的头插法是如何实现的
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
size++;
}
/**
* Creates new entry.
*/
Entry(int h, K k, V v, Entry n) {
value = https://www.it610.com/article/v;
//Entry.下一个结点指向 table[bucketIndex]永远在链表表头位置
next = n;
key = k;
hash = h;
}
面试第四题 HashMap中的数组大小有什么特点 一定是2的n次幂
相关代码
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
面试第五题 HashMap中的数组大小为什么是2的幂次方 装逼解释: 因为2的幂次方减掉1后， 二进制的值的 低位都是1，这样就保证了和Hash值 相与【&】后结果 低位都是被保留下来的 这样就可以避免不同的Hash值传入进来 被分配到 同一个卡槽位置 去存储。
直接解释:提高效率, 降低哈希碰撞率
面试第六 题 HashMap中是如何计算数组下标的
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
采用高位16位组成的数字与哈希值取异或而生成的哈希值 作为用来计算 HashMap 的数组位置的哈希值 能最大程度的减少Hash碰撞
面试第七题 1.7中HashMap中是如何扩容的
final Node[] resize() {....
}
达到阈值后,扩容为当前数组大小的^2 然后进行hash表数据转移
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
//新的链表长度
int newCapacity = newTable.length;
//循环遍历数组,获取每一个Map.Entry对象
for (Entry e : table) {
//遍历链表
while(null != e) {
Entry next = e.next;
//判断是否需要重新计算hash值
if (rehash) {
//判断当前的key是否为null,也就是table的第一个元素如果是 赋值为0
//注意hashmap的key和value都是可以null的
//二次hash计算新的hash值方法
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
//根据新的hash值,重新分配位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
} 面试第八题 1.7中HashMap在扩容时为什么是线程不安全的
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
//新的链表长度
int newCapacity = newTable.length;
//循环遍历数组,获取每一个Map.Entry对象
for (Entry e : table) {
//遍历链表
while(null != e) {
Entry next = e.next;
//判断是否需要重新计算hash值
if (rehash) {
//判断当前的key是否为null,也就是table的第一个元素如果是 赋值为0
//注意hashmap的key和value都是可以null的
//二次hash计算新的hash值方法
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
//根据新的hash值,重新分配位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
} 关键代码
for (Entry e : table) {
//遍历链表
while(null != e) {
Entry next = e.next;
//判断是否需要重新计算hash值
if (rehash) {
//判断当前的key是否为null,也就是table的第一个元素如果是 赋值为0
//注意hashmap的key和value都是可以null的
//二次hash计算新的hash值方法
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
//根据新的hash值,重新分配位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
因为jdk 1.7 中hashMap采用的是头插法 ,在扩容的时候,需要完成元素转移,元素转移后,链表就颠倒过来了
比如 table某个下标的链表元素 为 a -> b -> c -> null 在完成元素转移后 变成 c->b ->a - null
如果多线程环境下,线程1完成了元素转移,而线程2才进入 此时将产生 结点的next指针互相应用 造成死循环
相关视频 大厂面试必问的HashMap扩容死循环问题源码分析问题，20分钟讲清楚！_哔哩哔哩_bilibili
面试第九题 1.7中HashMap的rehash是怎么实现的
for (Entry e : table) {
//遍历链表
while(null != e) {
Entry next = e.next;
//判断是否需要重新计算hash值
if (rehash) {
//判断当前的key是否为null,也就是table的第一个元素如果是 赋值为0
//注意hashmap的key和value都是可以null的
//二次hash计算新的hash值方法
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
//根据新的hash值,重新分配位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
从头到尾,二次hash,重新分配位置
面试第十题 HashMap的modCount是什么意思
/**
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash).This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast.(See ConcurrentModificationException).
*/
transient int modCount;
翻译
此 HashMap 已被结构修改的次数 结构修改是指更改 HashMap 中的映射数量或以其他方式修改其内部结构（例如，重新散列）的那些。该字段用于使 HashMap 的 Collection-views 上的迭代器快速失败。 （请参阅 ConcurrentModificationException）。瞬态 int modCount;
modCount 记录修改的次数 包括 put，add，remove
面试第十一题 HashMap的为什么会出现ConcurrentModificationException 相关代码
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
for (int i = 0;
i < tab.length;
++i) {
for (Node e = tab[i];
e != null;
e = e.next)
action.accept(e.key);
}
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount 记录了修改次数
可以看到,首先将modCount 的值赋值给了一个局部变量 mc
在遍历table的过程中,如果对hashMap进行了 修改操作,那么 ++modCount
此时 modCount和mc不相等 就会抛出 ConcurrentModificationException 异常
final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node[] tab;
Node p;
int n, index;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node node = null, e;
K k;
V v;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
else if ((e = p.next) != null) {
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
else
p.next = node.next;
//可以看到,在此处 ++modCount
++modCount;
--size;
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}
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