java基础之HashMap刨根问底

数据结构

hm的数据结构是数组加链表，插入数据的话，先对数据计算一个哈希值，然后用这个哈希值去对数组的大小减1来取模，算出来的数就是存在数组里的位置，如果这个位置已经有数据了，这就是哈希碰撞问题，hm会用equls方法对这个数据的值和数组里的值进行比较，如果这个数据已经做了链表，就挨个比较，只有equls结果全为false，才会进行插入，1.8之前呢就是直接用一个链表来保存这种碰撞的数据，jdk1.8做了优化，当链表长度超过8的时候就会升级为红黑树，时间复杂度为O(logn)，这个就是hm的数据结构的情况。

寻址算法优化

jdk还对hashmap的寻址算法进行了优化，先看1.8求hash值得源码

这里用哈希值和它自己右移16位的值进行异或运算的原因是，因为数组大小前16位一般都是0，这样hash和数组大小进行寻址计算的时候前16位结果都是0，相当于前16位没有参与运算，这样会增大hash冲突的概率，这里做一下异或处理就可以让hash前16位也参与寻址运算，减小冲突概率。jdk1.8使用(n-1)&hash计算出数组的一个位置来代替之前的hash%（n-1），因为与运算与取模的结果一致，但是前者性能比后者强。

扩容机制

hashmap的容量默认是16

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

hashmap定义了一个加载因子，它的默认值是0.75

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

当HashMap中元素数超过容量*加载因子时，HashMap会进行扩容。扩容的方法是创建一个新table，大小和原来一样，再合并起来，这样扩容之后大小变为两倍。

1.8以前采用的是头插法来扩容，这样在多个线程同时进行插入，触发扩容机制，就有可能形成环状节点，导致死循环。

1.8之后的扩容方式是创建一个新table，长度是原来的两倍，然后循环把原来的元素放入新table中，这里会重新对每个hash寻址，称作rehash，它计算的结果是要么和之前一样，要么等于之前的值加上旧数组的长度。

线程安全

前面提到了hashmap会有线程安全问题，解决线程安全的问题一般有三种，用Synchronized或者Reentrantlock加锁，还可以采用ConcurrentHashMap。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是一种线程安全的hashmap，它的内部采用分段锁来实现，在jdk1.7采用的segment继承了ReentrantLock实现加锁的功能，一个segment里面有一个小的hashmap，而在1.8中采用的synchronized+CAS保证线程安全，没有使用分段锁。

一般会继续追问并发的一些知识点，比如Synchronized的原理，CAS，AQS