java基础--结合面试谈hashMap

       说到集合，我们都会想到数组、hashmap，加上最近面试被问到的频度，特意把hashmap的一些总结分享给大家，希望能给大家带来帮助：

 1.hashmap的数据结构

       提到hashmap，想必大家都知道，它的存储结构是数组 + 链表，在java编程语言中，两种最基本的结构（数组 + 指针）可以组成任意的数据结构，而hashmap也不例外：hashmap是数组和链表的结合体（在数据结构中，被称为“链表散列”）：

        当我们初始化一个hashmap时，其实就是初始化了一个数组，与普通数组一样，都是通过索引也就是下标来查询数组中的元素。

      

2.hashmap的数据存储

        在了解hashmap的存储之前，我们先来看一段代码：

transient Entry[] table;  

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {          final K key;          V value;          final int hash;          Entry<K,V> next;  ..........  } 

     上图中的entry就是数组中的元素，有key,value 和指向下一个元素的指针，这个指针就构成了链表。

      当我们往hashmap中放入数据的时候，首先会根据当前key的hash值求得该元素在数组中的索引值，如果索引对应的位置没有元素，则直接放入，如果位置上已经有元素了，就会在当前索引的位置上的链表中进行数据存放。

      所以在hashmap的存储结构中，数组的初始作用是根据key的hash值确定元素的存储下标，而链表主要是解决多个元素的插入冲突。当同一个链中的元素超过五个，hashmap将做冲突解决，默认的是使用rehash来再次确定存储位置；

      在对key做hash操作时，其实是一个做 与运算的过程，但是由于直接取模运算性能会比较低，所以hashmap采用的是 长度-1 之后再做与操作，这样就涉及到为什么容量是2的N次方时的访问性能最高，这就涉及到做与运算的操作，做与运算的时候采用的是高位与算法：

      从上图中可以发现，当容量为2的N次方减一 时，长度减一之后的与操作结尾是0 ，这也就意味着末尾是1的存储空间永远不能存储元素，所以造成了空间上的浪费，显然这样会降低查询效率；从这个角度来讲，当存储空间变小之后，碰撞的机率就会加大，也就意味着链表的长度可能要加大，链表一旦长度够长，将会直接影响hashmap的查询速度（因为hashmap的查询需要遍历链表直到找到目标数据，所以时间耗费会长）；

3.hashmap的resize

       我们知道当冲突过多，也就是说链表长度足够长时，hashmap会进行扩容，也就是扩大当前的容量。hashmap扩容的标准主要是它自身的一个负载因子loadFactor；负载因子默认是0.75，如果当前的hashmap中元素的个数超过了 容量 * 负载因子就会进行扩容，也就是说，假设当前的容量是16，当数组的占用超过16*0.75，也就是12 的时候就会进行扩容，扩容的基本原则是直接扩充为当前容量的二倍。扩容完成之后，他会将原先hashmap中的数据拷贝到新的hashmap中，所以这里的拷贝成为了hashmap耗费性能的点，所以使用hashmap时我们需要统筹好项目中hashmap的合适容量，尽量避免由扩容引起的性能耗费；

4.线程安全

      在上面的文章中我们提到了hashmap的扩容，了解到扩容中的拷贝引起的