Java集合框架（Collection Framework）学习之 HashMap

从API文档能够获得HashMap的如下几个特色：

• 基于哈希表（hash table）实现，而且是链式哈希表
• 容许空值和空键（null=null 键值对）
• HashMap与Hashtable基本相同，区别是HashMap是非同步、非线程安全的，而且能够支持空值
• HashMap是无序的：HashMap不保证元素的顺序，也不保证元素的顺序会保持不变
• O(1)的时间效率：它对get和put基本操做提供了常数时间（constant-time）的性能
• 影响HashMap性能的两个参数：初始化容量和负载因子（load factor）。不要把初始化容量设的太大，也不要把负载因子设的过小 。为了更好地权衡时间和空间消耗，默认的负载因子通常为0.75。默认的容量是16。
• 当哈希表里的entry（键值对）超过必定阈值（threshold=capacity*factor)时，哈希表会进行再哈希（rehash）。再哈希后的哈希表的桶的个数以前的两倍 。

使用选择

Hashtable 从jdk1.0就有了，而HashMap是jdk1.2添加了，ConcurrentHashMap在jdk1.5才提供。
Hashtable和ConcurrentHashMap都是线程安全的。可是ConcurrentHashMap是1.5添加的更高级的并发工具。它使用了分段锁技术来实现更细粒度的同步。所以ConcurrentHashMap比Hashtable效率较高，所以在多线程状况下通常使用ConcurrentHashMap。而HashMap是非线程安全的，所以通常在单线程下使用。

优先选择：多线程访问：ConcurrentHashMap。单线程访问：HashMap

验证

写个简单易懂的代码做为例子，代码以下，而后分别在有注释的两行代码前设置断点：

public class HashMapL {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(null, null);  //test null key and null value;
        for(int i=0; i<16; i++){
            hashMap.put(i, i);  //autoboxing
        }
                
}

以debug模式运行上面代码能够看出HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();初始化了以下的hashMap：

从上图能够看到，负载因子loadfactor默认值是0.75。注意，threshold如今的值时0。根据HashMap源码里面的注释能够知道，这个值是在给table分配空间后才会计算threshold的值，分配前它的值是0,而如今table的值为null，还没有分配。那么这里的table是什么呢？了解拉链式哈希表的人就会轻易知道它是一个链表数组。

按F6执行下一步，给hashMap赋值，而且是空值，来验证与Hashtable的区别：能够保存空值。

从上图能够看到，

1. 如今table已经初始化了，它如今拥有一个元素 "null=null"（从图片最下面能够当作）。
2. 它是一个包含16个元素的Node<k,v>类型数组
3. 记住，如今table的id=24，能够和以后进行再哈希后的tableid对比。

继续按F6，直到size=threshold=12，此刻table的id和以前的同样，仍是id=24

如今再按一次F6执行下一步，向hashMap里添加一个元素，让元素的总数size大于阈值threshold

从图片中看到，table的id=104，大小为32，阈值threshold=24。而以前的id=24，大小为16，threshold=12。所以得出结论，

当元素大小size大于阈值threshold时就会进行再哈希。再哈希后，HashMap就会自动扩容为以前的2倍。而且用一个新的对象代替原来的对象。
由此也可得知，自动扩容是须要消耗资源的，要尽可能减小自动扩容的发生。

参考：

API文档
How HashMap works in java，强烈推荐！ （以前看了这篇文章感受真的太好了，有种本身不用写了感受。因此这篇博文最主要的目的是总结下HashMap的特色。和这篇文章的debug思路）