hashmap value占用空间大小_HashMap的put和get实现原理及源码分析

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前言

HashMa是Java中最常用的集合类框架，也是Java语言中非常典型的数据结构，同时也是我们需要掌握的数据结构，更重要的是进大厂面试必问之一。

数组特点

存储区间是连续，且占用内存严重，空间复杂也很大，时间复杂为O（1）。
优点：是随机读取效率很高，原因数组是连续（随机访问性强，查找速度快）。
缺点：插入和删除数据效率低，因插入数据，这个位置后面的数据在内存中要往后移的，且大小固定不易动态扩展。

链表特点

区间离散，占用内存宽松，空间复杂度小，时间复杂度O(N)。
优点：插入删除速度快，内存利用率高，没有大小固定，扩展灵活。
缺点：不能随机查找，每次都是从第一个开始遍历（查询效率低）。

哈希表特点

以上数组和链表，大家都知道各自优缺点。那么我们能不能把以上两种结合一起使用，从而实现查询效率高和插入删除效率也高的数据结构呢？答案是可以滴，那就是哈希表可以满足，接下来我们一起复习HashMap中的put()和get()方法实现原理。

HashMap的put()和get()的实现

1、map.put(k,v)实现原理

第一步：首先将k,v封装到Node对象当中（节点）
第二步：通过哈希算法计算出当前key的hash值
第三步：再通过哈希表函数/哈希算法，将hash值转换成数组的下标，下标位置上如果没有任何元素，就把Node添加到这个位置上。
如果说下标对应的位置上有链表。此时，就会拿着k和链表上每个节点的k进行equal。
如果所有的equals方法返回都是false，那么这个新的节点将被添加到链表的末
尾。如其中有一个equals返回了true，那么这个节点的value将会被覆盖。

// 存储时:
// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值即可
int hash = key.hashCode(); 
int index = hash % Entry[].length;
Entry[index] = value;

2、map.get(k)实现原理

//数组长度减1与运算hash值
first = tab[(n - 1) & hash]

第一步：先调用k的hashCode()方法得出哈希值，并通过哈希算法转换成数组的下标。
第二步：通过上一步哈希算法转换成数组的下标之后，在通过数组下标快速定位到某个位置上。
重点理解
如果这个位置上什么都没有，则返回null。
如果这个位置上有单向链表，那么它就会拿着参数K和单向链表上的每一个节点的K进行equals，如果所有equals方法都返回false，则get方法返回null。
如果其中一个节点的K和参数K进行equals返回true，那么此时该节点的value就是我们要找的value了，get方法最终返回这个要找的value。

3、为何随机增删、查询效率都很高的原因是？

原因：增删是在链表上完成的，而查询只需扫描部分，则效率高。

HashMap集合的key，会先后调用两个方法，hashCode and equals方法，这两个方法都需要重写。

4、为什么放在hashMap集合key部分的元素需要重写equals方法？

因为equals默认比较是两个对象内存地址

5、HashMap总结

无序，不可重复

为什么是无序的？

因为不一定挂到哪一个单向链表上的，因此加入顺序和取出也不一样。

怎么保持不可重复？

使用equals方法来保证HashMap集合key不可重复，如key重复来，value就会覆盖。存放在HashMap集合key部分的元素，其实就是存放在HashSet集合中，则HashSet集合也需要重写equals和hashCode方法。
hashmap集合的默认初始化容量为16，默认加载因子为0.75，也就是说这个默认加载因子是当hashMap集合底层数组的容量达到75%时，数组就开始扩容。
hashmap集合初始化容量是2的陪数，为了达到散列均匀，提高hashmap集合的存取效率，

6、注意JDK8之后

JDK8之后，如果哈希表单向链表中元素超过8个，那么单向链表这种数据结构会变成红黑树数据结构。当红黑树上的节点数量小于6个，会重新把红黑树变成单向链表数据结构,官方源码如下图。

问题：

如果O1和O2的hash值相同，就会存放到同一个单向链表上，

如果不同，但由于哈希算法执行结束之后转换的数组下标可能相同，此时会发上“哈希碰撞”。

HashMap的存取是采用什么算法实现？

// 存储时:
// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值即可
int hash = key.hashCode(); 
int index = hash % Entry[].length;
Entry[index] = value;// 取值时:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];