hashmap底层原理,扩容机制
时间: 2023-08-24 09:11:20 浏览: 57
HashMap是Java中常用的一种数据结构,它基于哈希表实现。HashMap的底层由数组和链表(或红黑树)构成,主要包括数组、链表和红黑树三个部分。
1. 数组:HashMap内部维护了一个Node类型的数组,这个数组实际上是一个哈希表,用于存储键值对。数组的每个元素称为桶(bucket),每个桶可以存储一个或多个键值对。
2. 链表:当多个键值对被哈希到同一个桶时,它们会以链表的形式存储在该桶中。链表中的每个节点都包含了键、值以及指向下一个节点的指针。
3. 红黑树:为了提高HashMap的性能,在JDK1.8版本中引入了红黑树。当某个桶中的链表长度超过一定阈值(默认为8)时,链表将会转换为红黑树,以减少查找时间复杂度。
扩容机制是指当HashMap中存储的键值对数量超过了负载因子(默认为0.75)与当前数组容量的乘积时,HashMap会自动进行扩容操作。扩容后,HashMap会重新计算每个键值对在新数组中的位置,并将其放入新的桶中。
扩容过程中,HashMap会创建一个新的两倍大小的数组,并将原来数组中的元素重新分配到新数组中。这个过程涉及到重新哈希计算,即对键的哈希值进行重新计算,并通过取模运算确定新数组中的位置。在新数组中,键值对的顺序可能会发生改变。
扩容过程可能会比较耗时,因为需要重新计算哈希值和重新分配元素。但是扩容操作能够保证哈希表的负载因子维持在一个较低的水平,从而提高HashMap的性能和效率。
相关问题
hashmap的底层原理和扩容机制
HashMap是Java中常用的数据结构之一,它实现了一个键值对的映射表。底层原理是基于数组和链表(或红黑树)的组合实现的。
在HashMap内部,有一个Node数组,每个数组元素称为一个桶(bucket)。当我们put一个键值对时,HashMap会根据键的哈希值计算出对应的桶的索引,然后将键值对放入该桶中。多个键值对可能会被放入同一个桶中,这就形成了链表。
但是,当链表的长度超过一定阈值(默认为8),链表会转换成红黑树。这是为了提高查找效率,当键值对数量较多时,使用红黑树可以减少查找时间复杂度。
在HashMap的扩容机制方面,当HashMap中元素数量超过负载因子(默认为0.75)与容量(数组长度)的乘积时,会触发扩容操作。扩容时,HashMap会将原有的数组扩大一倍,并重新计算每个键值对在新数组中的位置。这个过程涉及到重新计算哈希值、重新分配桶和重新放置键值对。
在扩容过程中,由于涉及大量的元素重新计算和移动操作,会比较耗费时间和内存空间。因此,在设计HashMap时,我们要尽量选择合适的初始容量和负载因子,以减少扩容的频率和代价。
总结起来,HashMap的底层原理是基于数组和链表(或红黑树)的组合实现的,当元素数量超过一定阈值时,会触发扩容操作。这种设计使得HashMap能够提供高效的查找、插入和删除操作。
HashMap底层实现原理和扩容机制
HashMap底层的实现原理是基于哈希表实现的,具体来说是数组+链表/红黑树的数据结构。数组的每个元素是一个单向链表或者是红黑树,链表和红黑树的作用是解决哈希冲突问题。在Java 8中,当链表长度超过8时,链表就会转化为红黑树,以提高查找效率。
HashMap的扩容机制是当元素的数量超过了负载因子(load factor)与当前容量的乘积时,就会进行扩容操作。扩容操作会新建一个容量是原来两倍的数组,然后将原数组中的所有元素重新分配到新数组中。具体扩容操作的步骤如下:
1. 新建一个容量是原来两倍的数组,将原数组的元素重新映射到新数组中。
2. 对于每个元素,HashMap会调用其hashCode()方法得到一个哈希值,然后将这个哈希值对新数组的容量取模得到一个新的下标,将元素存储到新数组的对应位置上。
3. 如果新数组的某个位置已经有了元素,就会发生冲突(collision)。HashMap使用链表或红黑树来解决冲突。如果该位置上的元素个数小于等于8个,HashMap会将新元素插入到链表中;如果大于8个,HashMap会将链表转换为红黑树,再进行插入操作。
4. 所有元素都重新映射到新数组中后,原数组中的所有元素会被清除,释放内存空间。
扩容操作是非常耗时的,因此应该在创建HashMap对象时预估好元素个数,并设置合适的负载因子。一般来说,负载因子的取值范围在0.5到0.75之间比较合适。