《吊打面试官》系列-HashMap

你知道的越多，你不知道的越多

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本文 GitHub github.com/JavaFamily 上已经收录，有一线大厂面试点思惟导图，也整理了不少个人文档，欢迎Star和完善，你们面试能够参照考点复习，但愿咱们一块儿有点东西。

前言

做为一个在互联网公司面一次拿一次Offer的面霸，战胜了无数竞争对手，每次都只能看到无数落寞的身影失望的离开，略感愧疚（请容许我使用一下夸张的修辞手法）。

因而在一个寂寞难耐的夜晚，我痛定思痛，决定开始写互联网技术栈面试相关的文章，但愿能帮助各位读者之后面试势如破竹，对面试官进行360°的反击，吊打问你的面试官，让一同面试的同僚瞠目结舌，疯狂收割大厂Offer！

全部文章的名字只是个人噱头，咱们应该有一颗谦逊的心，因此但愿你们怀着空杯心态好好学，一块儿进步。

正文

一个婀娜多姿，穿着衬衣的小姐姐，拿着一个精致的小笔记本，径直走过来坐在个人面前。

看着眼前这个美丽的女人，心想这不会就是Java基础系列的面试官吧，真香。

不过看样子这么年轻应该问不出什么深度的吧，嘻嘻。（哦？是么😏）

小伙子，听前面的面试官说了，你Redis和消息队列都回答得不错，看来仍是有点东西。

美丽迷人的面试官您好，您见笑了，全靠看了敖丙的《吊打面试官》系列，否则我还真的回答不上不少本来的知识盲区，他真的有点东西。

面试官心想：哦，吊打面试官是么，那今天我就让你知道，吊打这两个字怎么写的吧，年轻人啊，提早为你感到可惜。

嗯嗯小帅比，虽然前面的技术栈没啥太大的瑕疵，不过将来很长的一段时间我会用一期期的基础教你作人的，你要准备好哟！

好了咱们开始今天的面试吧，小伙子你了解数据结构中的HashMap么？能跟我聊聊他的结构和底层原理么？

切，这也太看不起我了吧，竟然问这种低级问题，不过仍是要好好回答。

嗯嗯面试官，我知道HashMap是咱们很是经常使用的数据结构，由数组和链表组合构成的数据结构。

大概以下，数组里面每一个地方都存了Key-Value这样的实例，在Java7叫Entry在Java8中叫Node。

由于他自己全部的位置都为null，在put插入的时候会根据key的hash去计算一个index值。

就好比我put（”帅丙“，520），我插入了为”帅丙“的元素，这个时候咱们会经过哈希函数计算出插入的位置，计算出来index是2那结果以下。

hash（“帅丙”）= 2

你提到了还有链表，为啥须要链表，链表又是怎么样子的呢？

咱们都知道数组长度是有限的，在有限的长度里面咱们使用哈希，哈希自己就存在几率性，就是”帅丙“和”丙帅“咱们都去hash有必定的几率会同样，就像上面的状况我再次哈希”丙帅“极端状况也会hash到一个值上，那就造成了链表。

每个节点都会保存自身的hash、key、value、以及下个节点，我看看Node的源码。

说到链表我想问一下，你知道新的Entry节点在插入链表的时候，是怎么插入的么？

java8以前是头插法，就是说新来的值会取代原有的值，原有的值就顺推到链表中去，就像上面的例子同样，由于写这个代码的做者认为后来的值被查找的可能性更大一点，提高查找的效率。

可是，在java8以后，都是所用尾部插入了。

为啥改成尾部插入呢？

这！！！这个问题，面试官可真会问！！！还好我饱读诗书，否则死定了！

有人认为是做者随性而为，没啥luan用，其实否则，其中暗藏玄机

首先咱们看下HashMap的扩容机制：

帅丙提到过了，数组容量是有限的，数据屡次插入的，到达必定的数量就会进行扩容，也就是resize。

何时resize呢？

有两个因素：

• Capacity：HashMap当前长度。
• LoadFactor：负载因子，默认值0.75f。

  

怎么理解呢，就好比当前的容量大小为100，当你存进第76个的时候，判断发现须要进行resize了，那就进行扩容，可是HashMap的扩容也不是简单的扩大点容量这么简单的。

扩容？它是怎么扩容的呢？

分为两步

• 扩容：建立一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍。
• ReHash：遍历原Entry数组，把全部的Entry从新Hash到新数组。

为何要从新Hash呢，直接复制过去不香么？

卧槽这个问题！有点知识盲区呀！

1x1得 1 1x2 得 2 …. 有了，我想起来敖丙那天晚上在我耳边的话了：假如我年少有为不自卑，懂得什么是珍贵，那些好梦没给你，我一辈子有愧….什么鬼！

小姐姐：是由于长度扩大之后，Hash的规则也随之改变。

Hash的公式---> index = HashCode（Key） & （Length - 1）

原来长度（Length）是8你位运算出来的值是2 ，新的长度是16你位运算出来的值明显不同了。

扩容前：

扩容后：

说完扩容机制咱们言归正传，为啥以前用头插法，java8以后改为尾插了呢？

卧槽，我觉得她忘记了！竟然仍是被问到了！

我先举个例子吧，咱们如今往一个容量大小为2的put两个值，负载因子是0.75是否是咱们在put第二个的时候就会进行resize？

2*0.75 = 1 因此插入第二个就要resize了

如今咱们要在容量为2的容器里面用不一样线程插入A，B，C，假如咱们在resize以前打个短点，那意味着数据都插入了可是还没resize那扩容前多是这样的。

咱们能够看到链表的指向A->B->C

Tip：A的下一个指针是指向B的

由于resize的赋值方式，也就是使用了单链表的头插入方式，同一位置上新元素总会被放在链表的头部位置，在旧数组中同一条Entry链上的元素，经过从新计算索引位置后，有可能被放到了新数组的不一样位置上。

就可能出现下面的状况，你们发现问题没有？

B的下一个指针指向了A

一旦几个线程都调整完成，就可能出现环形链表

若是这个时候去取值，悲剧就出现了——Infinite Loop。

诶卧槽，小伙子难不倒他呀！

小伙子有点东西呀，可是你都都说了头插是JDK1.7的那1.8的尾插是怎么样的呢？

由于java8以后链表有红黑树的部分，你们能够看到代码已经多了不少if else的逻辑判断了，红黑树的引入巧妙的将本来O(n)的时间复杂度下降到了O(logn)。

Tip：红黑树的知识点一样很重要，仍是那句话不打没把握的仗，限于篇幅缘由，我就不在这里过多描述了，之后写到数据结构再说吧，不过要面试的仔，仍是要准备好，反正我是常常问到的。

使用头插会改变链表的上的顺序，可是若是使用尾插，在扩容时会保持链表元素本来的顺序，就不会出现链表成环的问题了。

就是说本来是A->B，在扩容后那个链表仍是A->B

Java7在多线程操做HashMap时可能引发死循环，缘由是扩容转移后先后链表顺序倒置，在转移过程当中修改了原来链表中节点的引用关系。

Java8在一样的前提下并不会引发死循环，缘由是扩容转移后先后链表顺序不变，保持以前节点的引用关系。

那是否是意味着Java8就能够把HashMap用在多线程中呢？

我认为即便不会出现死循环，可是经过源码看到put/get方法都没有加同步锁，多线程状况最容易出现的就是：没法保证上一秒put的值，下一秒get的时候仍是原值，因此线程安全仍是没法保证。

小伙子回答得很好嘛，这都被你回答道了，面试这么多人都不知道头插和尾插，仍是被你说出来了，能够能够。

面试官谬赞啊，要不是你这样美若天仙的面试官面试我，我估计是想不起来了。

我*，你套近乎？

小姐姐抿嘴一笑，小子你offer有了，耶稣都带不走你，我说的！

那我问你HashMap的默认初始化长度是多少？

我记得我在看源码的时候初始化大小是16

你那知道为啥是16么？

卧*，这叫什么问题啊？他为啥是16我怎么知道？？？你肯定你没逗我？

我努力回忆源码，不知道有没有漏掉什么细节，之前在学校熬夜看源码的一幕幕在脑海里闪过，想起那个晚上在操场上，跟我好了半个月的小绿拉着个人手说：你就要当爸爸了。

等等，这都是什么鬼，哦哦哦，想起来了！！！

在JDK1.8的 236 行有1<<4就是16，为啥用位运算呢？直接写16很差么？

我再次陷入沉思，疯狂脑暴，叮！

有了！

面试官您好，咱们在建立HashMap的时候，阿里巴巴规范插件会提醒咱们最好赋初值，并且最好是2的幂。

这样是为了位运算的方便，位与运算比算数计算的效率高了不少，之因此选择16，是为了服务将Key映射到index的算法。

我前面说了全部的key咱们都会拿到他的hash，可是咱们怎么尽量的获得一个均匀分布的hash呢？

是的咱们经过Key的HashCode值去作位运算。

我打个比方，key为”帅丙“的十进制为766132那二进制就是 10111011000010110100

咱们再看下index的计算公式：index = HashCode（Key） & （Length- 1）

15的的二进制是1111，那10111011000010110100 &1111 十进制就是4

之因此用位与运算效果与取模同样，性能也提升了很多！

那为啥用16不用别的呢？

由于在使用是2的幂的数字的时候，Length-1的值是全部二进制位全为1，这种状况下，index的结果等同于HashCode后几位的值。

只要输入的HashCode自己分布均匀，Hash算法的结果就是均匀的。

这是为了实现均匀分布。

哟小家伙，知道的确实不少，那我问你个问题，为啥咱们重写equals方法的时候须要重写hashCode方法呢？

你能用HashMap给我举个例子么？

这都能被他问到，还好我看了敖丙的系列呀，否则真的完了！！！

可是我想拖延点时间，只能故作沉思，仰望天空片刻，45°仰望天空的样子，说实话，我看到面试官都流口水了！惋惜我是他永远得不到的男人，好了不装逼了。

我想起来了面试官！

由于在java中，全部的对象都是继承于Object类。Ojbect类中有两个方法equals、hashCode，这两个方法都是用来比较两个对象是否相等的。

在未重写equals方法咱们是继承了object的equals方法，那里的 equals是比较两个对象的内存地址，显然咱们new了2个对象内存地址确定不同

• 对于值对象，==比较的是两个对象的值
• 对于引用对象，比较的是两个对象的地址

你们是否还记得我说的HashMap是经过key的hashCode去寻找index的，那index同样就造成链表了，也就是说”帅丙“和”丙帅“的index均可能是2，在一个链表上的。

咱们去get的时候，他就是根据key去hash而后计算出index，找到了2，那我怎么找到具体的”帅丙“仍是”丙帅“呢？

equals！是的，因此若是咱们对equals方法进行了重写，建议必定要对hashCode方法重写，以保证相同的对象返回相同的hash值，不一样的对象返回不一样的hash值。

否则一个链表的对象，你哪里知道你要找的是哪一个，到时候发现hashCode都同样，这不是完犊子嘛。

能够能够小伙子，我记得你上面说过他是线程不安全的，那你能跟我聊聊大家是怎么处理HashMap在线程安全的场景么？

面试官，在这样的场景，咱们通常都会使用HashTable或者ConcurrentHashMap，可是由于前者的并发度的缘由基本上没啥使用场景了，因此存在线程不安全的场景咱们都使用的是ConcurrentHashMap。

HashTable我看过他的源码，很简单粗暴，直接在方法上锁，并发度很低，最多同时容许一个线程访问，ConcurrentHashMap就好不少了，1.7和1.8有较大的不一样，不过并发度都比前者好太多了。

那你能跟我聊聊ConcurrentHashMap么？

好呀，不过今每天色已晚，我以为咱们要不改天再约？

再说最近敖丙好像双十二比较忙，一次怎么能怼这么多呢？

好吧好吧，小伙子还挺会为别人着想，并且还喜欢这么优秀的做者，你我以为来日可期，那咱们改日再约，今天表现很好，但愿下次能保持住！

总结

HashMap绝对是最常问的集合之一，基本上全部点都要烂熟于心的那种，篇幅和时间的关系，我就很少介绍了，核心的点我基本上都讲到了，不过像红黑树这样的就没怎么聊了，可是不表明不重要。

篇幅和精力的缘由我就介绍到了一部分的主要知识点，我总结了一些关于HashMap常见的面试题，你们问下本身能不能回答上来，不能的话要去查清楚哟。

HashMap常见面试题：

• HashMap的底层数据结构？

• HashMap的存取原理？

• Java7和Java8的区别？

• 为啥会线程不安全？

• 有什么线程安全的类代替么?

• 默认初始化大小是多少？为啥是这么多？为啥大小都是2的幂？

• HashMap的扩容方式？负载因子是多少？为什是这么多？

• HashMap的主要参数都有哪些？

• HashMap是怎么处理hash碰撞的？

• hash的计算规则？

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好了各位，以上就是这篇文章的所有内容了，能看到这里的人呀，都是人才。

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敖丙 | 文 【原创】

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