hashmap底层实现原理面试题

HashMap底层是基于哈希表实现的。具体来说，它是由一个数组和链表/红黑树组成的数据结构。

当我们向HashMap中添加元素时，首先会根据元素的key值计算出一个哈希值，然后通过哈希函数将其映射到数组中的某个位置上。如果该位置上没有元素，则直接将元素插入其中；如果该位置上已经有元素，则需要进行冲突解决，这时会将新元素插入到链表/红黑树中。

当我们需要查找元素时，首先会根据元素的key值计算出一个哈希值，然后通过哈希函数将其映射到数组中的某个位置上。如果该位置上没有元素，则说明该元素不存在；如果该位置上有元素，则需要在链表/红黑树中进行查找。

当链表/红黑树的长度达到一定阈值时，链表会转化为红黑树，以提高查找效率。

总的来说，HashMap底层的实现原理就是通过哈希映射和冲突解决来实现高效的元素查找和插入。

相关问题

java面试题hashmap底层实现原理

HashMap 是 Java 中最常用的集合类之一，它基于哈希表实现。下面是 HashMap 的底层实现原理：

1. 数据结构：HashMap 是一个数组加链表（或红黑树）的数据结构。数组用于存储元素，链表（或红黑树）用于处理哈希冲突。

2. 哈希函数：HashMap 使用 key 的 hashCode() 方法计算哈希值，通过哈希值和数组长度取模得到存储位置。

3. 哈希冲突：不同的 key 可能会有相同的哈希值，导致哈希冲突。如果发生冲突，HashMap 会使用链表（或红黑树）来解决。Java 8 之后，当链表长度超过阈值时，会将链表转换为红黑树，以提高查找效率。

4. 扩容机制：当 HashMap 中的元素个数超过负载因子（默认为 0.75）与数组长度的乘积时，会触发扩容操作。扩容后，数组长度会变为原来的两倍，并重新计算元素的存储位置。

5. 高位运算：在计算元素存储位置时，HashMap 会使用高位运算来增加散列性，减少哈希碰撞。Java 8 中引入了一个称为 "扰动函数" 的操作，通过将哈希值的高位和低位进行异或运算，减少哈希碰撞的可能性。

总的来说，HashMap 的底层实现是基于数组和链表（或红黑树）的组合结构，利用哈希函数计算和存储元素的位置，通过链表（或红黑树）解决哈希冲突，并在需要时进行扩容，以提高性能和效率。

java hashmap的面试题

### Java HashMap 面试题及其详细解答

#### 什么是 HashMap？

`HashMap` 是基于哈希表实现的键值对映射容器，允许存储 `null` 键和多个 `null` 值。内部通过数组加链表/红黑树的数据结构来存储数据[^2]。

#### HashMap 的工作原理是什么？

当向 `HashMap` 插入元素时，会先计算该元素键的哈希码（hashCode），再根据此哈希码决定存放在哪个桶(bucket)里。如果发生碰撞，则采用拉链法解决冲突——即同一个桶内形成单向链表或红黑树保存多个节点。随着不断插入新条目，一旦达到一定阈值就会触发扩容操作并重新散列所有项到更大的底层数组中去[^4]。

#### 默认情况下，HashMap 的初始容量是多少，默认加载因子又是多少呢？

对于 `HashMap` 来说，默认初始化容量为16 (2^n)，而默认负载因子则设定为了0.75f。这意味着每当已占用空间超过总容量的四分之三时便会自动扩大一倍容量以容纳更多元素。

#### 如何保证 HashMap 中 key-value 对唯一性？

由于 `HashMap` 使用的是哈希函数来定位元素所在位置，因此只要两个对象经过相同哈希算法得到的结果一致就认为它们相等；另外还需要重写 equals 方法来进行最终确认。只有当 hashCode() 返回相同的整数，并且 keys 经过 equals(Object obj) 判断也返回 true 才能真正认定二者完全一样。

#### 并发环境下如何安全访问 HashMap?

普通的 `HashMap` 不适合多线程场景应用，因为这可能导致数据不一致性等问题。为此可以考虑使用 `Collections.synchronizedMap()` 或者直接选用更优的选择如 `ConcurrentHashMap` 这样的线程安全版本替代品[^1]。

#### ConcurrentHashMap 和 Hashtable 主要区别有哪些？

虽然两者都是线程安全的地图(Map)接口的具体实现形式之一，但是前者性能更好一些：

- **锁机制差异**: `Hashtable` 整体上施加了一把大锁(`synchronize`)保护整个表格免受并发修改影响；相比之下，`ConcurrentHashMap` 在 JDK 1.7 版本之前采取了更为精细的设计方案—分割锁定(Segment Locking), 即仅需给定部分区域加锁即可完成相应更新动作而不必阻塞其他读取请求。到了 JDK 1.8 及以后更是引入 CAS 操作配合少量必要场合下的显式同步控制进一步提升了效率。

- **Null 支持情况**: `Hashtable` 完全不允许任何 null 输入作为key/value 存储其中；然而 `ConcurrentHashMap` 允许多个 null value 出现却拒绝接受带有 null 参数的 put 请求。