HashMap特点及原理分析

特点

HashMap是java中使用最为频繁的map类型，其读写效率较高，但是因为其是非同步的，即读写等操作都是没有锁保护的，所以在多线程场景下是不安全的，容易出现数据不一致的问题。在单线程场景下非常推荐使用。

原理

HashMap的整体结构

• 数据写入。以HashMap(String, String)为例，即对于每一个节点，其key值类型为String，value值类型也为String。在向哈希表中插入数据的时候，首先会计算出key值的hashCode，即key.hashCode()。该方法会返回一个32位的int类型的值，以int h = key.hashCode()为例。获取到h的值之后，会计算该key对应的哈希表中的数组的位置，计算方法就是取模运算，h%table.length。因为table的长度为2的整数次幂，所以可以用h与table.length-1直接进行位与运算，即是，index = h & （table.length-1）。得到的index就是放置新数据的位置。
  
  如果插入多条数据，则有可能最后计算出来的index是相同的，比如1和17，计算的index均为1。这时候出现了hash冲突。HashMap解决哈希冲突的方式，就是使用链表。每个链表，保存的是index相同的数据。

• 数据读取。从哈希表中读取数据时候，先定位到对应的index，然后遍历对应位置的链表，找到key值和hashCode相同的节点，获取对应的value值。
• 数据删除。 在hashMap中，数据删除的成本很低，直接定位到对应的index，然后遍历该链表，删除对应的节点。哈希表中数据的分布越均匀，则删除数据的效率越高(考虑到极端场景，数据均保存到了数组中，不存在链表，则复杂度为O(1))。
   

从构造方法中可以看到

• 参数中的initialCapacity并不是哈希表的真实大小。真实的表大小，是不小于initialCapacity的2的整数次幂。
• 哈希表的大小是存在上限的，就是2的30次幂。当哈希表的大小到达该数值时候，之后就不再进行扩容，只是向链表中插入数据了。

从PUT方法可以看到：

• 给哈希表分配空间的动作，是向表中添加第一个元素触发的，并不是在哈希表初始化的时候进行的。
• 如果对应index的数组值为null，即插入该index位置的第一个元素，则直接设置tab[i]的值即可。
• 查看数组中index位置的node是否具有相同的key和hash如果有，则修改对应值即可。
• 遍历数组中index位置的链表，如果找到了具有相同key和hash的node，跳出循环，进行value更新操作。否则遍历到链表的结尾，并在链表最后添加一个节点，将对应数据添加进去。

GET方法代码分析：

• 先定位到数组中index位置，检查第一个节点是否满足要求　
• 遍历对应该位置的链表，找到满足要求节点进行return

resize方法代码分析：

• 如果就容量大于0，容量到达最大值，则不扩容。容量未到达最大值，则新容量和新门限翻倍。
• 如果旧门限和旧容量均为0，则相当于初始化，设置对应的容量和门限，分配空间。
• 旧数据的整理部分，非常非常的巧妙，先膜拜一下众位大神。在外层遍历node数组，对于每一个table[j]，判断该node扩容之后，是属于低位部分（原数组），还是高位部分（扩容部分数组）。判断的方式就是位与旧数组的长度，如果为0则代表的是地位数组，因为index的值小于旧数组长度，位与的结果就是0；相反，如果不为零，则为高位部分数组。低位数组，添加到以loHead为头的链表中，高位数组添加到以hiHead为头的数组中。链表遍历结束，分别设置新哈希表的index位置和（index+旧表长度）位置的值。非常的巧妙。
  注意点
• HashMap的操作中未进行锁保护，所以多线程场景下存取数据，很存在数据不一致的问题，不推荐使用
• HashMap中key和value可以为null
• 计算index的运算，h & （length - 1），感觉很巧妙，学习了
• 哈希表的扩容中的数据整理逻辑，写的非常非常巧妙，大开眼界