57hashmap8 和hashmap7之间区别以及扩容解决死循

作者: 滔滔逐浪 | 来源:发表于2020-09-24 07:36 被阅读0次

jdk1.8 核心参数：

HashMap 初始容量

/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

hashMap 最大容量

/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

hashmap加载因子提前扩容

/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

链表长度大于8的时候，将链表转为红黑数

/**
 * The bin count threshold for using a tree rather than list for a
 * bin.  Bins are converted to trees when adding an element to a
 * bin with at least this many nodes. The value must be greater
 * than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
 * tree removal about conversion back to plain bins upon
 * shrinkage.
 */
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

红黑树长度小于6的时候转换为链表

/**
 * The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
 * resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
 * most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
 */
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

（数组容量>=64&链表长度大于8）链表转红黑树

/**
 * The smallest table capacity for which bins may be treeified.
 * (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
 * Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
 * between resizing and treeification thresholds.
 */
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

底层采用单向链表

/**
* Basic hash bin node, used for most entries. (See below for
* TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.)
*/

  final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;

将key的hash 保存起来是为了下次扩容的时候能够计算该key在新的table中index的值。

table数组类型：单向链表

/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;

/**
* The number of key-value mappings contained in this map.
*/
transient int size;

transient  不能被序列化

遍历hashmap集合的时候防止被篡改

/**
 * 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;

加载因子

/**
 * The load factor for the hash table.
 *
 * @serial
 */
final float loadFactor;

hashmap put 方法底层实现；

n=table数组的长度 index=key 存放在那个index下标位置。tab 和p临时table大小接收。

Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

2，将全局table=tab 判断是否为空，如果为空的情况下或者长度为0 开始对table实现扩容。
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;//懒加载默认扩容大小为16

3,计算key index的值判断是否有发生index冲突，如果没有发生index冲突
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

获取原来的table长度为0；
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;

0 hashmap 下一次提前扩容的大小

int oldThr = threshold;

记录新的table容量，新下一次扩容的大小。

int newCap, newThr = 0;

存放index下标的位置

4， tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
5，##如果hash值相同且equals也相同就覆盖值
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;

将新的value覆盖给老的value

if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}

遍历链表，如果链表为空的情况下，直接追加在next后面。

for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//如果链表长度大于8且长度>64直接转为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//查找链表中是否包含key如果存在key直接修改value
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}

modcount++ HashMap结果集集合线程不安全
A 线程遍历 hashmap结果集 B线程向hashMap 存放key
modCount 新增++fastclass机制
java.util.HashMap 不是线程安全的，因此如果在使用迭代器的过程中有其他线程修改了map，那么将抛出ConcurrentModificationException，这就是所谓fail-fast策略。这一策略在源码中的实现是通过 modCount 域，modCount 顾名思义就是修改次数，对HashMap 内容的修改都将增加这个值，那么在迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的 expectedModCount。在迭代过程中，判断 modCount 跟 expectedModCount 是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了 Map：


package com.taotao.hashmap001;

import java.util.HashMap;

/**
 *@author tom
 *Date  2020/9/24 0024 8:09
 *
 */
public class Test11 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Object,String> hashmap=new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < 12; i++) {
            hashmap.put(i,i+"");
        }
        hashmap.forEach((k,v)->{
            hashmap.put(13,13+"");
            System.out.println(k+","+v);
        });
    }
}

api\1.7.30\slf4j-api-1.7.30.jar" com.taotao.hashmap001.Test11
0,0
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.HashMap.forEach(HashMap.java:1291)
    at com.taotao.hashmap001.Test11.main(Test11.java:16)

Process finished with exit code 1

遍历hashmap的时候改变了hashmap 的长度所以报错 modCount


public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
        Node<K,V>[] tab;
        if (action == null)
            throw new NullPointerException();
        if (size > 0 && (tab = table) != null) {
            int mc = modCount;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                    action.accept(e.key, e.value);
            }
            if (modCount != mc)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

扩容：
HashMap7扩容产生死循环问题


oid transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
  int newCapacity = newTable.length;
  for (Entry<K,V> e : table) {
      while(null != e) {
          Entry<K,V> next = e.next;
          if (rehash) {
              e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
          }
          int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
          e.next = newTable[i];
          newTable[i] = e;
          e = next;
      }
  }
}

HashMap1.7 扩容 16*2=32
hashmap1.8 扩容 16<<1 位移

扩容的时候原来的tablekey 转移到新的table 数组中
重新计算时候 has 值不变 node节点中保存计算好hash值。只是改变下标
误区：没有重新计算hash值

异或运算^无符号右移>>>&与运算
1.<<(向左位移) 针对二进制，转换成二进制后向左移动2位，后面用0补齐
10的二进制1010
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 ---32位
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000
System.out.println(10 << 2);//1010 =40
2.>>(向右位移) 针对二进制，转换成二进制后向右移动2位，操作数移除右边界的位被屏蔽正数高位
补0 负数补1
10的二进制1010
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
System.out.println(10 >> 2);//10=2
3.>>>(不带符号右移) 针对二进制，转换成二进制后向右移动2位，操作数移除右边界的位被屏蔽
正数高位补0 负数补0

异或运算^ 针对二进制，相同的为0，不同的为1
0010 --2
0011 --3
0001 --1
4.&（与运算）针对二进制，00的0 11的1 10 的0
0010--2
0011--3
0010--2

HashMap如何降低Hash冲突概率

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
((p = tab[i = (n - 1) & hash])

1、保证不会发生数组越界
首先我们要知道的是，在HashMap，数组的长度按规定一定是2的幂。因此，数组的长度的二进制形式是：10000…000, 1后面有偶数个0。那么，length - 1 的二进制形式就是01111.111, 0后面有偶数个1。最高位是0, 和hash值相“与”，结果值一定不会比数组的长度值大，因此也就不会发生数组越界。一个哈希值是8，二进制是1000，一个哈希值是9，二进制是1001。和1111“与”运算后，结果分别是1000和1001，它们被分配在了数组的不同位置，这样，哈希的分布非常均匀。

HashMap8扩容底层原理

将原来的链表拆分两个链表存放；低位还是存放原来index位置高位存放index=j+原来长度
if ((e.hash & oldCap) == 0) { 由于oldCap原来的容量没有减去1 所以所有的hash&oldCap
为0或者1；

HashMap加载因子为什么是0.75而不是1或者0.5
产生背景：减少Hash冲突index的概率；
查询效率与空间问题；

简单推断的情况下，提前做扩容：
1.如果加载因子越大，空间利用率比较高，有可能冲突概率越大；
2.如果加载因子越小，有可能冲突概率比较小，空间利用率不高；
空间和时间上平衡点：0.75
统计学概率：泊松分布是统计学和概率学常见的离散概率分布

HashMap如何存放1万条key效率最高

image.png

(需要存储的元素个数 / 负载因子) + 1
10000/0.75+1=13334

正常如果存放1万个key的情况下大概扩容10次=16384

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57hashmap8 和hashmap7之间区别以及扩容解决死循

HashMap 初始容量

hashMap 最大容量

hashmap加载因子提前扩容

链表长度大于8的时候，将链表转为红黑数

红黑树长度小于6的时候转换为链表

（数组容量>=64&链表长度大于8）链表转红黑树

底层采用单向链表

table数组类型：单向链表

遍历hashmap集合的时候防止被篡改

加载因子

n=table数组的长度 index=key 存放在那个index下标位置。tab 和p临时table大小接收。

0 hashmap 下一次提前扩容的大小

记录新的table容量，新下一次扩容的大小。

存放index下标的位置

将新的value覆盖给老的value

遍历链表，如果链表为空的情况下，直接追加在next后面。

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table数组 类型： 单向链表

遍历hashmap集合的时候防止被篡改

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n=table数组的长度 index=key 存放在那个index下标位置。tab 和p临时table大小接收。

0 hashmap 下一次提前扩容的大小

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