HashMap相关


HashMap容量为2次幂的原因


hash方法可以计算一个对象的hashcode,我们不用过于关注

但是他计算hashcode在bucket数组中的位置是怎么计算的呢?

i = (n - 1) & hash

后面就是大家熟悉的碰撞冲突拉链法解决

这里i = (n - 1) & hash就可以实现一个均匀分布

我们比如容量是n=32,那么32-1=31,31的二进制是11111

用我们取得的对象的hashcode和31去进行与操作

我们假设hashcode从1,2,3开始,分别得出的结果是

00001 1

00010 2

....

11111 31

发现是呈一个均匀分布的

如果n=50呢,49的二进制是110001,再作同等假设,得出的值是

000000 : 0
000001 : 1
010000 : 16
010001 : 17
100000 : 32
100001 : 33
110000 : 48

110001 : 49

这就是本质原因,你不用2的幂,保证不了均匀的分布

我们正常的思维是进行一个%运算,但是%运算效率太过低下,所以采用2进制运算,同时为了保证2进制的情况下进行一个均匀分布,所以把容量设置成2的幂,这就是最正确的回答
计算机中直接求余效率不如位移运算,源码中做了优化hash&(length-1),
有人怀疑两种运算效率差别到底有多少,我做个测试:

public static void main(String[] args) {
    
    long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
    int a=0;
    int times = 10000*10000;
    for (long i = 0; i < times; i++) {
         a=9999%1024;
    }
    long currentTimeMillis2 = System.currentTimeMillis();
    
    int b=0;
    for (long i = 0; i < times; i++) {
         b=9999&(1024-1);
    }
    
    long currentTimeMillis3 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(a+","+b);
    System.out.println("%: "+(currentTimeMillis2-currentTimeMillis));
    System.out.println("&: "+(currentTimeMillis3-currentTimeMillis2));
}

结果:
783,783
%: 359
&: 93


如何解决hash冲突


  • [开放定址法]
    1. [线性探测再散列]
    2. [二次探测再散列]
    3. [伪随机探测再散列]
  • [再哈希法]
  • [链地址法]
  • [建立公共溢出区]

HashMap采用链地址法,即拉链法
链地址法

这种方法的基本思想是将所有哈希地址为i的元素构成一个称为同义词链的单链表,并将单链表的头指针存在哈希表的第i个单元中,因而查找、插入和删除主要在同义词链中进行。链地址法适用于经常进行插入和删除的情况。


resize死循环


我们都知道HashMap初始容量大小为16,一般来说,当有数据要插入时,都会检查容量有没有超过设定的thredhold,如果超过,需要增大Hash表的尺寸,但是这样一来,整个Hash表里的元素都需要被重算一遍。这叫rehash,这个成本相当的大。因为rehash,所以之前在一个位置的值,可能出现在不同的位置。

 void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
 
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        for (Entry<K,V> e : table) {
            while(null != e) {
                Entry<K,V> next = e.next;
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
}

大概看下transfer:

对索引数组中的元素遍历
对链表上的每一个节点遍历:用 next 取得要转移那个元素的下一个,将 e 转移到新 Hash 表的头部,使用头插法插入节点。
循环2,直到链表节点全部转移
循环1,直到所有索引数组全部转移

经过这几步,我们会发现转移的时候是逆序的。假如转移前链表顺序是1->2->3,那么转移后就会变成3->2->1。这时候就有点头绪了,死锁问题不就是因为1->2的同时2->1造成的吗?所以,HashMap 的死锁问题就出在这个transfer()函数上。

假如有两个线程P1、P2,以及链表 a=》b=》null

1、P1先运行,运行完"Entry<K,V> next = e.next;"代码后发生堵塞,或者其它情况不再运行下去,此时e=a。next=b

2、而P2已经运行完整段代码,于是当前的新链表newTable[i]为b=》a=》null

3、P1又继续运行"Entry<K,V> next = e.next;"之后的代码,则运行完"e=next;"后,newTable[i]为a《=》b。则造成回路,while(e!=null)一直死循环


为什么长度为8的时候转换为红黑树


因为红黑树的平均查找长度是log(n),长度为8的时候,平均查找长度为3。。如果继续使用链表,平均查找长度为8/2=4。这才有转换为树的必要。。链表长度如果是6以内,6/2=3,速度也很快的。转化为树还有生成树的时间,并不明智。

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