1、HashMap概述: HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。 2、HashMap的数据结构 数据结构中有数组和链表来实现对数据的存储,但这两者基本上是两个极端。所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的 数组:数组存储区间是连续的,占用内存严重,故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小,为O(1);数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难; 链表:链表存储区间离散,占用内存比较宽松,故空间复杂度很小,但时间复杂度很大,达O(N)。链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易。 哈希表((Hash table):由数组+链表组成的。既满足了数据的查找方便,同时不占用太多的内容空间,使用也十分方便。 哈希表有多种不同的实现方法,我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法,我们可以理解为“链表的数组” 一个长度为16的数组中,每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len 《HashMap底层源码解析》 HashMap作为Java中最常用的集合类之一,它的实现原理与高效性能深受开发者喜爱。本文将深入探讨HashMap的概述、数据结构及其内部实现机制。 HashMap是一个基于哈希表的Map接口的非同步实现,这意味着它在多线程环境下可能不安全。HashMap提供了所有Map接口规定的映射操作,且允许使用null作为键值。然而,HashMap并不保证映射的顺序,因此,如果你需要有序的映射,应考虑使用TreeMap。 在数据结构上,HashMap采用了数组和链表的组合,也就是所谓的哈希表。数组使得数据存储连续,利于快速访问,但插入和删除操作相对复杂;而链表则相反,插入和删除操作简单,但寻址困难。哈希表通过将键的哈希值映射到数组的特定位置,巧妙地结合了两者的优点。当多个键的哈希值相同时,它们会在数组的同一位置形成链表,这就是所谓的拉链法。例如,哈希表长度为16,键值12、28、108和140在经过hash(key)%16运算后,都映射到数组的第12个位置。 HashMap的核心数据结构是一个Entry数组。Entry是HashMap内部定义的一个静态类,它代表键值对,并实现了Map.Entry接口。每个Entry对象包含键key、值value、指向下一个Entry的引用next以及哈希值hash。Entry数组的初始化为空数组EMPTY_TABLE,随着HashMap的使用,会逐渐填充并动态扩容。 在HashMap的put操作中,首先计算键的哈希值,然后通过哈希值找到数组中的相应位置。如果当前位置没有其他节点,新节点直接插入;如果有节点,新节点会添加到链表的末尾。如果链表过长,导致性能下降,HashMap会进行扩容,通常扩容至原来的两倍大小,以保持良好的性能。 HashMap的get操作同样依赖于键的哈希值。通过哈希值快速定位到数组的位置,然后遍历链表找到对应的键值对。由于哈希冲突的存在,即使哈希值相同,也需要通过equals方法确认键是否真正匹配。 HashMap通过巧妙地使用哈希表实现了高效的键值对存储。它的设计兼顾了空间效率和查找速度,但在并发环境下需要注意线程安全问题。理解HashMap的内部工作原理对于优化程序性能和解决并发问题至关重要。
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