HashMap面试底层原理(原作者很厉害)
一个HashMap跟面试官扯了半个小时
前言
HashMap应该算是Java后端工程师面试的必问题,因为其中的知识点太多,很适合用来考察面试者的Java基础。
开场
面试官: 你先自我介绍一下吧!
安琪拉: 我是安琪拉,草丛三婊之一,最强中单(钟馗不服)!哦,不对,串场了,我是**,目前在–公司做–系统开发。
面试官: 看你简历上写熟悉Java集合,HashMap用过的吧?
安琪拉: 用过的。(还是熟悉的味道)
面试官: 那你跟我讲讲HashMap的内部数据结构?
安琪拉: 目前我用的是JDK1.8版本的,内部使用数组 + 链表红黑树;
安琪拉: 方便我给您画个数据结构图吧:
面试官: 那你清楚HashMap的数据插入原理吗?
安琪拉: 呃[做沉思状]。我觉得还是应该画个图比较清楚,如下:
- 判断数组是否为空,为空进行初始化;
- 不为空,计算 k 的 hash 值,通过
(n - 1) & hash
计算应当存放在数组中的下标 index; - 查看 table[index] 是否存在数据,没有数据就构造一个Node节点存放在 table[index] 中;
- 存在数据,说明发生了hash冲突(存在二个节点key的hash值一样), 继续判断key是否相等,相等,用新的value替换原数据(onlyIfAbsent为false);
- 如果不相等,判断当前节点类型是不是树型节点,如果是树型节点,创造树型节点插入红黑树中;(如果当前节点是树型节点证明当前已经是红黑树了)
- 如果不是树型节点,创建普通Node加入链表中;判断链表长度是否大于 8并且数组长度大于64, 大于的话链表转换为红黑树;
- 插入完成之后判断当前节点数是否大于阈值,如果大于开始扩容为原数组的二倍。
面试官: 陷入沉默,讲的这么清楚,难道是也关注了微信公众号【安琪拉的博客】,我继续按照套路问,刚才你提到HashMap的初始化,那HashMap怎么设定初始容量大小的吗?
安琪拉: [这也算问题??] 一般如果new HashMap()
不传值,默认大小是16,负载因子是0.75, 如果自己传入初始大小k,初始化大小为 大于k的 2的整数次方,例如如果传10,大小为16。(补充说明:实现代码如下)
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;
}
补充说明:下图是详细过程,算法就是让初始二进制右移1,2,4,8,16位,分别与自己位或,把高位第一个为1的数通过不断右移,把高位为1的后面全变为1,最后再进行+1操作,111111 + 1 = 1000000 = 2626 2 6 2626 2^6 26262626 (符合大于50并且是2的整数次幂 )
面试官: 你提到hash函数,你知道HashMap的哈希函数怎么设计的吗?
安琪拉: [问的还挺细] hash函数是先拿到 key 的hashcode,是一个32位的int值,然后让hashcode的高16位和低16位进行异或操作。
面试官: 那你知道为什么这么设计吗?
安琪拉: [这也要问],这个也叫扰动函数,这么设计有二点原因:
- 一定要尽可能降低hash碰撞,越分散越好;
- 算法一定要尽可能高效,因为这是高频操作, 因此采用位运算;
面试官: 为什么采用hashcode的高16位和低16位异或能降低hash碰撞?hash函数能不能直接用key的hashcode?
[这问题有点刁钻], 安琪拉差点原地
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