Java hashmap的数据结构，开发的时候从来用不到那么深，MD，每个面试官都要问一遍。

别人恶心我的时候，我要比他更恶心才行。

放心，技术一般的面试官不可能看到我这个深度的。跟他聊聊 loadFactor，聊聊二进制 &运算，聊聊hashmap的resize（），就算不虐哭，也让他倒吸一口凉气。

接下来，技术一般的面试官就不敢问太深的问题了，因为他也不懂啊。

绝对原创，但是都是看的别人的帖子，结合 JDK1.7的源码，断点走出来的结果。

1. 设计结构

结合了数组结构（查询快）和链表结构（插入和删除快1）的特点。

第一层是数组 Entry(K,V) 的一个数组 table，根据key的hashcode值，对当前数组长度-1进行 &运算，得出该键值对在数组中的存储位置。

然后再判断数组的该位置是否有值，如果该数组位置没有值（null），那么这个键值对的位置就是入住。如果该数组位置有值，那么老主人就作为新主人的一部分，新进来的键值对占据该位置， Entry current.next= oldEntry. 也就形成了链表的结构，上线找下线，下线下面可能还有下线也有可能没有

2. 数组的长度

数组的长度规则:

初始化的时候是16（ 2的4次方），每次扩容都是 2的N次方

void addEntry(int hash, K key, V value, intbucketIndex) {

if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {

resize(2 *table.length);

hash = (null != key) ? hash(key) : 0;

bucketIndex = indexFor(hash, table.length);

}

createEntry(hash, key, value, bucketIndex);

}

为什么取2的N次方，因为在键值对插入的时候，会对index求hashcode值，然后将hashcode值和数组长度-1 进行 &运算

public V put(K key, V value) {

if (table == EMPTY_TABLE) {

inflateTable(threshold);

}

if (key == null)

return putForNullKey(value);

int hash =hash(key);

int i = indexFor(hash, table.length);

for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

Object k;

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

V oldValue = e.value;

e.value = value;

e.recordAccess(this);

return oldValue;

}

modCount++;

addEntry(hash, key, value, i);

return null;

}

static intindexFor(int h, int length) {

// assert Integer.bitCount(length) == 1 : "lengthmust be a non-zero power of 2";

return h & (length-1);

}

什么是 &运算?

就是把前后2个值转换为 2进制，相同位置上都为1 则为1，其他的都为0

例如左边图是 16长度数组，也就是 9&15 8&15 运算结果，一个1001(9 十进制) table[9]的位置，一个1000（8 十进制）table[8]的位置

如果不是2的N次方，那么总数-1 转换为2进制的时候，肯定有一个位置上为0

例如如果数组长度为15，那么 N-1=14， 14转换为二进制就是 1110，

进行&运算的时候，因为1110与任何数进行&运算的结果都不可能是 ***1，所以例如 0001 也就是 table[1]这个位置上始终都不可能有键值对可以插入进去

所以数组的长度只能是2的N次方。

数组长度和实际键值对数量关系

默认初始长度是16，扩容时机的判断2个，所以理论上长度 length=0.75size 到 size 之间。当loadFactor为0.75的时候。

因为当size达到 length的时候，一定会触发 size>=0.75*length 和table[index]！=null。也就是当size超过0.75*length的时候就有概率触发扩容，而且这种触发是随机的。

所以合理的 hashmap的长度应该是 4*size / 3 也就是 1.33*size这样就不可能触发 hashmap的重构。特别是数量比较多的时候，几万个键值对的时候，初始化 hashmap的时候设置长度，非常有意义。

loadFactor的设置

当然也可以根据实际的需求设置 loadFactor，来设置适合业务规则的 hashmap。

如果内存富余，那么建议把loadFactor设置的小一点，但是要注意初始size的设置，如果不合适会导致频繁的 resize 严重影响插入的效率。

如果内存比较吃紧，就可以把loadFactor设置的大一些，但是loadFactor设置大的话，键值对以链表的形式存储的概率就提高，平均的查询时间变慢，但是对于插入而言，虽然没有直接的影响，但是loadFactor提高，

需要插入更多的数据才会触发 resize，这样某种程度上是提升了插入的效率

插入到某个有值的位置，挨个对比是否有 key值相同的对象

2.1）如果有key值一样(hashcode值相同，而且key==oldKey||key.equals(k)），则替换并返回老的key的value值

2.2）如果没有key值一样的，那么该位置会被最后一个进来的Entry 占据，并且Entry的next属性，指向之前第一个位置的Entry，也就是链表了，一个找一个

void addEntry(int hash, K key, V value, intbucketIndex) {

if ((size >=threshold) && (null != table[bucketIndex])) {

resize(2 * table.length);

hash = (null != key) ? hash(key) : 0;

bucketIndex = indexFor(hash, table.length);

}

createEntry(hash, key, value, bucketIndex);

}

初始化hashmap 2种构造函数，

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

public HashMap(int initialCapacity) {

/**

* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specifiedinitial

* capacity and load factor.

* @param initialCapacity theinitial capacity

* @param loadFactor the load factor

* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative

* or the load factor isnonpositive

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

if (initialCapacity < 0)

throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity:" +

initialCapacity);

if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)

initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))

throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +

loadFactor);

this.loadFactor = loadFactor;

threshold = initialCapacity;

init();

}

/**

* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specifiedinitial

* capacity and the default load factor (0.75).

* @param initialCapacity the initialcapacity.

* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative.

public HashMap(int initialCapacity) {

this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);

}

初始化hashmap length的设置

如果不修改 loadFactor的话（默认0.75），那么初始化的length应该为 1.34*size，比如1万个键值对，那么初始化的时候长度给13400比较合适，不会导致resize()，当然也要结合实际的内存情况做权衡

3. 数据的put

3.1）key=null

会直接放在数组的table[0]位置

3.2）插入的位置没有值

直接返回null

3.3）插入的位置已经有值了

3.31）遍历该key是否存在

如果该key已经有值了，那么则替换并返回老的值，

如果该key没有，则该key占据第一个位置，老的键值对作为链表，存在于 currentEntry.next= oldEntry

判断该key是否已经存在有2个条件 &&，hashcode值相同并且 equals为true，一般实际开发不太可能出现这种情况，除非自己故意设置成这样。

4. hashmap的重构 resize()

会遍历之前所有的 Entry

计算新的 table.index

--- 如果该Entry的 next不为空，则next占据原位置，并且下一个处理这个next

---- 如果待插入的位置已经有Entry，则按照之前的规则，把老的Entry作为 next存在新的 Entry里面。

voidresize(int newCapacity) {

Entry[] oldTable = table;

int oldCapacity = oldTable.length;

if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

threshold = Integer.MAX_VALUE;

return;

}

Entry[] newTable = newEntry[newCapacity];

transfer(newTable,initHashSeedAsNeeded(newCapacity));

table = newTable;

threshold = (int)Math.min(newCapacity *loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);

}

voidtransfer(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;

}

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