HashMap底层原理

HashMap是Java中常用的数据结构之一,它提供了高效的键值对存储和检索功能。下面是HashMap底层的详细原理介绍:

1. 数据结构:HashMap底层使用数组和链表(或红黑树)的组合实现。它通过哈希算法将键转换为数组索引,并将值存储在对应索引位置上。

2. 哈希算法:当我们向HashMap中存储一个键值对时,HashMap会调用键的hashCode()方法来计算哈希码(hash code)。哈希码是一个整数,用于确定键值对在数组中的存储位置。

3. 数组存储:HashMap内部维护了一个Entry数组,用于存储键值对。数组的每个位置称为桶(bucket),每个桶可以存储一个或多个键值对。数组的初始大小为16,可以根据需要进行动态扩容。

4. 解决哈希冲突:由于不同的键可能生成相同的哈希码,可能会导致哈希冲突。当发生哈希冲突时,HashMap使用链表或红黑树来解决。在JDK 8之前,采用链表方式解决冲突;而在JDK 8及以后的版本,当链表长度超过一定阈值(默认为8)时,链表会自动转化为红黑树,以提高查找效率。

5. 键值对存储:HashMap的每个键值对被封装在一个Entry对象中,包含键、值和指向下一个Entry的指针(在链表中)。当存储一个键值对时,HashMap会根据哈希码找到对应的桶,然后在桶中查找键是否已存在。如果存在相同的键,则更新对应的值;否则,将新的键值对添加到桶中。

6. 键的查找:当我们根据键来获取值时,HashMap会根据键的哈希码找到对应的桶,然后在桶中遍历链表(或红黑树)进行查找。通过键的equals()方法比较键的值,找到匹配的键值对并返回对应的值。

7. 扩容机制:当HashMap中存储的键值对数量超过容量的75%(加载因子默认值)时,HashMap会自动进行扩容。扩容会创建一个更大的数组,并将所有键值对重新分配到新的桶中,以减少哈希冲突,保持查找性能的稳定。

8. 性能分析:HashMap提供了常数时间(O(1))的存储和检索操作,具有高效的性能。但在极端情况下,如果哈希码计算不均匀或出现大量的哈希

冲突,链表或红黑树的遍历操作可能会变为线性时间(O(n))。

总体而言,HashMap通过哈希算法将键值对分散存储在数组的不同位置上,通过链表或红黑树解决哈希冲突,并提供高效的存储和检索功能。合理选择哈希函数和适当调整加载因子可以提高HashMap的性能。

作者:SuperGuoYa原文地址:https://www.cnblogs.com/SuperGuoYa/p/17441874.html

%s 个评论

要回复文章请先登录注册