面试问题

• 谈一下HashMap的底层原理是什么
• 谈一下hashMap中put是如何实现的
• 谈一下hashMap中什么时候需要进行扩容，扩容resize()又是如何实现的
• 谈一下hashMap中get是如何实现的
• 谈一下HashMap中hash函数是怎么实现的，还有哪些hash函数的实现方式
• 为什么不直接将key作为哈希值而是与高16位做异或运算
• 为什么是16？为什么必须是2的幂
• 当两个对象的hashCode相等时会怎么样
• 如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象
• 如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办
• HashMap和HashTable的区别
• HashMap的参数loadFactor作用是什么
• 为什么引入红黑树
• 平时在使用HashMap时一般使用什么类型的元素作为Key

谈一下HashMap的底层原理是什么

基于hashing的原理，jdk8后采用数组+链表+红黑树的数据结构。我们通过put和get存储和获取对象。当我们给put()方法传递键和值时，先对键做一个hashCode()的计算来得到它在bucket数组中的位置来存储Entry对象。当获取对象时，通过get获取到bucket的位置，再通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后在返回值对象。

谈一下hashMap中put是如何实现的

1. 计算关于key的hashcode值（与Key.hashCode的高16位做异或运算）
2. 如果散列表为空时，调用resize()初始化散列表
3. 如果没有发生碰撞，直接添加元素到散列表中去
4. 如果发生了碰撞(hashCode值相同)，进行三种判断
   1. 若key地址相同或者equals后内容相同，则替换旧值
   2. 如果是红黑树结构，就调用树的插入方法
   3. 链表结构，循环遍历直到链表中某个节点为空，尾插法进行插入，插入之后判断链表个数是否到达变成红黑树的阙值8；也可以遍历到有节点与插入元素的哈希值和内容相同，进行覆盖。
5. 如果桶满了大于阀值，则resize进行扩容

谈一下hashMap中什么时候需要进行扩容，扩容resize()又是如何实现的

当数组table的size达到阙值时即++size > load factor * capacity 时，也是在putVal函数中。
扩容需要重新分配一个新数组，新数组是老数组的2倍长，然后遍历整个老结构，把所有的元素挨个重新hash分配到新结构中去。

谈一下hashMap中get是如何实现的

对key的hashCode进行hashing，与运算计算下标获取bucket位置，如果在桶的首位上就可以找到就直接返回，否则在树中找或者链表中遍历找，如果有hash冲突，则利用equals方法去遍历链表查找节点。

谈一下HashMap中hash函数是怎么实现的，还有哪些hash函数的实现方式

对key的hashCode做hash操作，与高16位做异或运算。
还有平方取中法，除留余数法，伪随机数法。

为什么不直接将key作为哈希值而是与高16位做异或运算

因为数组位置的确定用的是与运算，仅仅最后四位有效，设计者将key的哈希值与高16为做异或运算使得在做&运算确定数组的插入位置时，此时的低位实际是高位与低位的结合，增加了随机性，减少了哈希碰撞的次数。

为什么是16？为什么必须是2的幂

1. 为了数据的均匀分布，减少哈希碰撞。因为确定数组位置是用的位运算，若数据不是2的次幂则会增加哈希碰撞的次数和浪费数组空间。
2. 输入数据若不是2的幂，HashMap通过一通位移运算和或运算得到的肯定是2的幂次数，并且是离那个数最近的数字。

当两个对象的hashCode相等时会怎么样

会产生哈希碰撞，若key值相同则替换旧值，不然链接到链表后面，链表长度超过阙值8就转为红黑树存储。

如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象

HashCode相同，通过equals比较内容获取值对象。

如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办

超过阙值会进行扩容操作，概括的讲就是扩容后的数组大小是原数组的2倍，将原来的元素重新hashing放入到新的散列表中去。

HashMap和HashTable的区别

相同点：都是存储key-value键值对的
不同点：

• HashMap允许Key-value为null，hashTable不允许；
• hashMap没有考虑同步，是线程不安全的。hashTable是线程安全的，给api套上了一层synchronized修饰;
• HashMap继承于AbstractMap类，hashTable继承与Dictionary类。
• 迭代器(Iterator)。HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException。
• 容量的初始值和增加方式都不一样：HashMap默认的容量大小是16；增加容量时，每次将容量变为"原始容量x2"。Hashtable默认的容量大小是11；增加容量时，每次将容量变为"原始容量x2 + 1"；
• 添加key-value时的hash值算法不同：HashMap添加元素时，是使用自定义的哈希算法。Hashtable没有自定义哈希算法，而直接采用的key的hashCode()。

HashMap的参数loadFactor作用是什么

loadFactor表示HashMap的拥挤程度，影响hash操作到同一个数组位置的概率。默认loadFactor等于0.75，当HashMap里面容纳的元素已经达到HashMap数组长度的75%时，表示HashMap太挤了，需要扩容，在HashMap的构造器中可以定制loadFactor。

为什么引入红黑树

JDK 1.8 以前 HashMap 的实现是 数组+链表，即使哈希函数取得再好，也很难达到元素百分百均匀分布。当 HashMap 中有大量的元素都存放到同一个桶中时，这个桶下有一条长长的链表，这个时候 HashMap 就相当于一个单链表，假如单链表有 n 个元素，遍历的时间复杂度就是 O(n)，完全失去了它的优势。针对这种情况，JDK 1.8 中引入了 红黑树（查找时间复杂度为 O(logn)）来优化这个问题。但是链表大于8的概率是非常非常低的。

平时在使用HashMap时一般使用什么类型的元素作为Key

选择Integer，String这种不可变的类型，像对String的一切操作都是新建一个String对象，对新的对象进行拼接分割等，这些类已经很规范的覆写了hashCode()以及equals()方法。作为不可变类天生是线程安全的。如果要使用自定义类做为Key，就需要重写hashCode()以及equals()方法。红黑树在做比较的时候使用的是System.identityHashCode()方法，是不需要做特殊处理的。

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