3分钟轻松理解单线程下的HashMap工作原理

HashMap主要是用来处理键值对数据。随着JDK版本的更新，JDK1.8对HashMap对底层也做了一些优化。今天我带大家一起来结合源码，深入浅出HashMap工作原理。 l
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HashMap是基于哈希表对Map接口的实现类，它的特点是访问数据的速度快，并不是按顺序来遍历。 HashMap提供所有可选的映射操作，但不能保证映射顺序不变，并且允许使用空值和空键。HashMap也并不是线程安全的，当存在多个线程同时写入时，可能会导致数据不一致的情况。

1、HashMap中的关键属性
【导航条：关键属性】

要透彻理解HashMap原理，首先需要对以下几个关键属性有一个基本的认识。

我们看到，HashMap的源码片段：

第一个属性 loadFactor，它是负载因子，默认值是0.75，表示扩容前 。

第二个属性 threshold 它是记录HashMap所能容纳的键值对的临界值，它的计算规则是负载因子 乘以 数组长度。

第三个属性 size，它用来记录HashMap实际存在的键值对的数量。

第四个属性 modCount，它用来记录HashMap内部结构发生变化的次数。

第五个是常量属性DEFAULT_INITIAL_CAPACITY ，它规定 的默认容量是16。

2、HashMap的存储结构
【导航条：存储结构】

HashMap采用的是 的存储结构。HashMap的数组部分称为Hash桶，数组元素保存在一个叫做table的属性中。当链表长度大于等于8时，链表数据将会以红黑树的形式进行存储，当长度降到6时，又会转成链表形式存储。

每个Node节点，保存了用来定位数组索引位置的hash值、Key、Value和链表指向的下一个Node节点。而Node类是HashMap的内部类，它实现了Map.Entry接口，它的本质其实可以简单的理解成就是一个键值对。来看一下源码。

3、HashMap的工作原理
【导航条：工作原理】

当我们向HashMap中插入数据时，首先要确定Node在数组中的位置。那如何确定Node的存储位置呢？以添加Key为字符串“e”的对象为例：

HashMap首先调用hashCode()方法，获取Key的hashCode值为h。然后对h值进行高位运算；将h右移16位取得h的高16位，与 进行异或运算，最后得到h的值与 ( table.length - 1 )进行与运算获得该对象的保留位，最后计算出下标。当然，这是最官方的描述。有的小伙伴可能已经迷糊了。其实，这段运算过程，简单地理解成求模取余法。

就是用hash值和数组的长度减1，取模，最后得到数组的下标，这样可以保证数组下标不越界。只不过，位运算是二进制运算，效率更高。

最后，来看一段动画演示，假设有“a”、“b”、“d”、“r”，“t”，“e”的Key。通过计算得到的下标分别为 1 、2 、 4 、2 、4 、5

它们的插入顺序如动画所示。

如果我们再次插入 "a"，“g”，“i”，null 四个Key，来看HashMap的内部变化。

当插入第二个以a为Key的对象时，会将新值赋值给a的值。当插入的对象大小超过临界值时，HashMap将新建一个桶数组并重新赋值（当然，JDK1.7和1.8重新赋值的方式略有不同）

这个时候，HashMap键的输出顺序为 null、a、b、r、d、t、e、g、i

HashMap的工作原理，你搞懂了吗？

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我是被编程耽误的文艺Tom，如果大家还有其他疑问，请在评论区留言。往期视频已经整理成文档形式，需要的小伙伴点个关注，搜索下方名片！