HashMap深度解析：面试必备知识点

HashMap 概述 HashMap 是 Java 中的一个集合类，属于 Map 接口的实现，它允许存储键值对，其中键是唯一的。HashMap 提供了快速的查找、添加和删除操作，平均时间复杂度为 O(1)。它通过哈希算法来定位数据，将键映射到数组的特定位置，以便快速访问。 HashMap 和 HashTable 的区别 相同点：HashMap 和 HashTable 都实现了 Map 接口，用于存储键值对，都使用哈希表作为底层数据结构。 不同点： 1. 线程安全性：HashMap 非线程安全，而 HashTable 是线程安全的，因此在多线程环境下，HashTable 更安全，但性能更低。 2. null 值支持：HashMap 允许键和值为 null，而 HashTable 不允许。 3. 处理冲突的方式：两者都使用链地址法解决哈希冲突，但 HashMap 在 1.8 版本后采用了红黑树优化，当链表长度超过一定阈值（8）时会转换为红黑树，提高查找效率。 4. 性能：由于线程安全的实现，HashTable 的性能通常低于 HashMap。 HashMap 和 HashSet 的区别 HashMap 存储键值对，而 HashSet 存储单个对象。HashSet 内部同样基于 HashMap 实现，其键就是存储的对象，值则是固定的 NULL。 HashMap 底层结构 HashMap 基于一个动态增长的数组和链表（或红黑树）实现。在 Java 1.7 中，当发生哈希冲突时，数据存储在链表中；从 Java 1.8 开始，如果链表长度达到 8，会将链表转换为红黑树，以优化查找性能。 重要内部类和接口： 1. Node 接口：HashMap 中的节点，存储键值对，包含键、值、哈希值和指向下一个节点的引用。 2. KeySet 内部类：表示 HashMap 中所有键的集合，提供了迭代器以便遍历键。 3. Values 内部类：表示 HashMap 中所有值的集合，同样提供迭代器遍历值。 4. EntrySet 内部类：表示 HashMap 中所有键值对的集合，用于遍历键值对。 HashMap 的关键属性： - loadFactor：装载因子，控制何时进行扩容，默认为 0.75。 - threshold：扩容阈值，为 loadFactor * capacity。 - initialCapacity：初始容量，初始化 HashMap 时设定的大小。 HashMap 构造函数： 允许指定初始容量和装载因子，如果不指定，则使用默认值。 HashMap put 的全过程： 1. 计算键的哈希值。 2. 根据哈希值确定数组索引位置。 3. 如果该位置没有节点，直接插入新节点。 4. 如果有节点，进行链表或红黑树查找，若找到相同键，则替换旧值，否则插入新节点。 5. 当负载因子达到阈值时，进行扩容。 扩容机制： 当 HashMap 中的元素数量达到容量的 loadFactor 倍时，会进行扩容，新的容量是原来的两倍。 get 方法全过程： 1. 计算键的哈希值。 2. 根据哈希值找到对应的数组索引。 3. 通过链表或红黑树查找对应的节点。 4. 返回节点中的值。 HashMap 的遍历方式： 主要有三种遍历方式：通过 keySet()、values() 和 entrySet() 迭代器分别遍历键、值和键值对。 HashMap 中的移除方法： 根据键来移除键值对，首先计算键的哈希值，然后在对应索引处找到节点并删除。 面试题可能涉及： 1. HashMap 的数据结构和扩容策略。 2. 线程不安全的原因。 3. 哈希碰撞的处理。 4. get 方法的实现原理。 5. HashMap 与 Hashtable、ConcurrentHashMap 的区别。 了解以上内容后，你将能够更深入地理解 HashMap，并在面试中自信地讨论这个主题。