详解JAVA中HashMap的面试题-创新互联

这篇文章主要详解JAVA中HashMap的面试题，内容清晰明了，对此有兴趣的小伙伴可以学习一下，相信大家阅读完之后会有帮助。

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1. 为什么我们建议在定义HashMap的时候，就指定它的初始化大小呢？

答：在当我们对HashMap初始化时，如果没有为其设置初始化容量，那么系统会默认创建一个容量为16的大小的集合。当我们向HashMap中添加元素时，如果HashMap的容量值超过了它的临界值（默认16*0.75=12）时，（0.75是HashMap的加载因子）HashMap将会重新扩容到下一个2的指数次幂（2^4=16 下一个2的指数次幂是2^5=32）。由于HashMap扩容要进行resize的操作，频繁的resize，会导致HashMap的性能下降，所以建议在确定HashMap集合的大小的情况下，指定其初始化大小，避免做过多的resize操作，导致性能下降。

2. HashMap什么时候进行扩容？

答：当我们不断的向HashMap中添加元素时，它会判断HashMap当前的容量值(当前元素的个数)是否超过了它的临界值（在没有指定其初始化大小时，默认16*0.75=12），如果添加的元素个数超过了临界值，它就会开始进行扩容。

3. HashMap在扩容时，扩容到多大？

答：HashMap在扩容时，它会扩容到下一个2的指数次幂，即当前容量的2倍，比如当前容量是2^4=16，将会扩容到下一个2的指数次幂2^5=32.

4. HashMap是如何进行扩容的？

答：HashMap进行扩容时会调用resize()函数，重新计算HashMap所需的新的容量，然后重新定义一个新的容器，将原数组数据进行Hash, 放入新的容器中。这个过程将会导致HashMap的性能下降。

resize()函数的源码：

//HashMap 扩容操作
final Node[] resize() {
  //保存当前table
  Node[] oldTab = table;
  //保存当前table的容量
  int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
  //保存当前阈值
  int oldThr = threshold;
  //初始化新的table容量和阈值
  int newCap, newThr = 0;
  
  //1. resize()函数在size(HashMap当前的元素个数) > threshold(当前阈值，默认16*0.75=12)时调用。
  //当oldCap(HashMap的元素个数)大于0表示原来的table表非空，oldCap(threshold)为oldCap x load_factor(加载因子：0.75)
  if (oldCap > 0) {
    //若旧table容量大于等于大容量，更新阈值为Integer.MAX_VALUE(大整形值)，这样以后就不会自动扩容了
    if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
      threshold = Integer.MAX_VALUE;
      return oldTab;
    }
   //扩容到下一个2的指数次幂，容量翻倍，使用左移，效率更高
    else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
         oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
      newThr = oldThr << 1; // double threshold //阈值翻倍
  }
  
  //2. resize()函数在table为空被调用。oldCap小于等于0且oldThr大于0，表示用户使用HashMap的构造函数创建了一个HashMap，
  //使用的构造函数为HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)或HashMap(int initialCapacity)或HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)，
  //导致了oldTab为null,oldCap为0，oldThr为用户指定的HashMap的初始化容量
  else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
    newCap = oldThr; //当table没有初始化时，threshold为初始容量， threshold = tableSizeFor(t);
  
  //3. resize()函数在table为空被调用。oldCap小于等于0且oldThr大于0，表示用户使用HashMap的无参构造函数HashMap()函数创建了一个HashMap，
  //此时，所有值均采用默认值，oldTab(table)表为空，oldCap为0，oldThr等于0.
  else {        // zero initial threshold signifies using defaults
    newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
  }
  //如果新的阈值为0
  if (newThr == 0) {
    float ft = (float)newCap * loadFactor; //新的tbale容量*加载因子
    newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
         (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
  }
  threshold = newThr;
  @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    //初始化table
    Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
  table = newTab;
  if (oldTab != null) {
    //把oldTab中的节点reHash到newTab中去
    for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
      Node e;
      if ((e = oldTab[j]) != null) {
        oldTab[j] = null;
      //如果节点是单个节点，直接在newTab中进行重定位
        if (e.next == null)
          newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
      //如果节点是TreeNode节点，要进行红黑树的rehash操作
        else if (e instanceof TreeNode)
          ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
      //如果是链表，进行链表的rehash操作
        else { // preserve order
          Node loHead = null, loTail = null;
          Node hiHead = null, hiTail = null;
          Node next;
        //将同一桶中的元素根据(e.hash & oldCap)是否为0进行分割，分成两个不同的链表，完成rehash操作
          do {
            next = e.next;
         //根据算法 e.hash & oldCap 判断节点位置rehash后是否发生改变，最高位==0，这是索引不变的链表
            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
              if (loTail == null)
                loHead = e;
              else
                loTail.next = e;
              loTail = e;
            }
         //最高位==1，这是索引发生改变的链表
            else {
              if (hiTail == null)
                hiHead = e;
              else
                hiTail.next = e;
              hiTail = e;
            }
          } while ((e = next) != null);
          if (loTail != null) { //原bucket位置的尾指针不为空(即还有node)
            loTail.next = null;  //链表最后一个节点为null
            newTab[j] = loHead; //链表的头指针放在新桶的相同下标(j)处
          }
          if (hiTail != null) {
            hiTail.next = null;
            newTab[j + oldCap] = hiHead; //rehash后节点新的位置一定为原来基础上加上oldCap
          }
        }
      }
    }
  }
  return newTab;
}

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