HashMap 面试题

1.谈一下HashMap的特性？

1.HashMap存储键值对实现快速存取，允许为null。key值不可重复，若key值重复则覆盖。
2.非同步，线程不安全。
3.底层是hash表，不保证有序(比如插入的顺序)

2.谈一下HashMap的底层原理是什么？

基于hashing的原理，jdk8后采用数组+链表+红黑树的数据结构。我们通过put和get存储和获取对象。当我们给put()方法传递键和值时，先对键做一个hashCode()的计算来得到它在bucket数组中的位置来存储Entry对象。当获取对象时，通过get获取到bucket的位置，再通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后在返回值对象。

3.谈一下hashMap中put是如何实现的？

1.计算关于key的hashcode值（与Key.hashCode的高16位做异或运算）
2.如果散列表为空时，调用resize()初始化散列表
3.如果没有发生碰撞，直接添加元素到散列表中去
4.如果发生了碰撞(hashCode值相同)，进行三种判断
4.1:若key地址相同或者equals后内容相同，则替换旧值
4.2:如果是红黑树结构，就调用树的插入方法
4.3：链表结构，循环遍历直到链表中某个节点为空，尾插法进行插入，插入之后判断链表个数是否到达变成红黑树的阙值8；也可以遍历到有节点与插入元素的哈希值和内容相同，进行覆盖。
5.如果桶满了大于阀值，则resize进行扩容

4.谈一下hashMap中什么时候需要进行扩容，扩容resize()又是如何实现的？

调用场景：
1.初始化数组table
2.当数组table的size达到阙值时即++size > load factor * capacity 时，也是在putVal函数中
实现过程：(细讲)
1.通过判断旧数组的容量是否大于0来判断数组是否初始化过
否：进行初始化

• 判断是否调用无参构造器，
  • 是:使用默认的大小和阙值
  • 否:使用构造函数中初始化的容量，当然这个容量是经过tableSizefor计算后的2的次幂数

是，进行扩容，扩容成两倍(小于最大值的情况下)，之后在进行将元素重新进行与运算复制到新的散列表中

概括的讲：扩容需要重新分配一个新数组，新数组是老数组的2倍长，然后遍历整个老结构，把所有的元素挨个重新hash分配到新结构中去。
PS：可见底层数据结构用到了数组，到最后会因为容量问题都需要进行扩容操作

5.谈一下hashMap中get是如何实现的？

对key的hashCode进行hashing，与运算计算下标获取bucket位置，如果在桶的首位上就可以找到就直接返回，否则在树中找或者链表中遍历找，如果有hash冲突，则利用equals方法去遍历链表查找节点。

6.谈一下HashMap中hash函数是怎么实现的？还有哪些hash函数的实现方式？

对key的hashCode做hash操作，与高16位做异或运算
还有平方取中法，除留余数法，伪随机数法

7.为什么不直接将key作为哈希值而是与高16位做异或运算？

因为数组位置的确定用的是与运算，仅仅最后四位有效，设计者将key的哈希值与高16为做异或运算使得在做&运算确定数组的插入位置时，此时的低位实际是高位与低位的结合，增加了随机性，减少了哈希碰撞的次数。
2.降低hash碰撞

这么做可以在数组array的长度比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中；右位移16位，正好是32bit的一半，自己的高半区和低半区做异或，就是为了混合原始哈希码的高位和低位，以此来加大低位的随机性。而且混合后的低位掺杂了高位的部分特征，这样高位的信息也被变相保留下来。
那么为什么不用 &、| 运算呢？ 因为&运算结果偏向于0，而 | 运算结果偏向于1；而 ^ 运算结果为 1 和 0 的概率一致

算法一定要尽可能高效，因为这是高频操作, 因此采用位运算

HashMap默认初始化长度为16，并且每次自动扩展或者是手动初始化容量时，必须是2的幂。

8.为什么是16？为什么必须是2的幂？如果输入值不是2的幂比如10会怎么样？

https://blog.csdn.net/sidihuo/article/details/78489820
https://blog.csdn.net/eaphyy/article/details/84386313
1.为了数据的均匀分布，减少哈希碰撞。因为确定数组位置是用的位运算，若数据不是2的次幂则会增加哈希碰撞的次数和浪费数组空间。(PS:其实若不考虑效率，求余也可以就不用位运算了也不用长度必需为2的幂次)
2.输入数据若不是2的幂，HashMap通过一通位移运算和或运算得到的肯定是2的幂次数，并且是离那个数最近的数字

9.谈一下当两个对象的hashCode相等时会怎么样？

会产生哈希碰撞，若key值相同则替换旧值，不然链接到链表后面，链表长度超过阙值8就转为红黑树存储

10.如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象？

HashCode相同，通过equals比较内容获取值对象

11.”如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办？

超过阙值会进行扩容操作，概括的讲就是扩容后的数组大小是原数组的2倍，将原来的元素重新hashing放入到新的散列表中去。

12.HashMap和HashTable的区别

相同点：都是存储key-value键值对的
不同点：

• HashMap允许Key-value为null，hashTable不允许；
• hashMap没有考虑同步，是线程不安全的。hashTable是线程安全的，给api套上了一层synchronized修饰;
• HashMap继承于AbstractMap类，hashTable继承与Dictionary类。
• 迭代器(Iterator)。HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException。
• 容量的初始值和增加方式都不一样：HashMap默认的容量大小是16；增加容量时，每次将容量变为”原始容量x2”。Hashtable默认的容量大小是11；增加容量时，每次将容量变为”原始容量x2 + 1”；
• 添加key-value时的hash值算法不同：HashMap添加元素时，是使用自定义的哈希算法。Hashtable没有自定义哈希算法，而直接采用的key的hashCode()。

13.请解释一下HashMap的参数loadFactor，它的作用是什么？

loadFactor表示HashMap的拥挤程度，影响hash操作到同一个数组位置的概率。默认loadFactor等于0.75，当HashMap里面容纳的元素已经达到HashMap数组长度的75%时，表示HashMap太挤了，需要扩容，在HashMap的构造器中可以定制loadFactor。

14.传统hashMap的缺点(为什么引入红黑树？)：

JDK 1.8 以前 HashMap 的实现是 数组+链表，即使哈希函数取得再好，也很难达到元素百分百均匀分布。当 HashMap 中有大量的元素都存放到同一个桶中时，这个桶下有一条长长的链表，这个时候 HashMap 就相当于一个单链表，假如单链表有 n 个元素，遍历的时间复杂度就是 O(n)，完全失去了它的优势。针对这种情况，JDK 1.8 中引入了 红黑树（查找时间复杂度为 O(logn)）来优化这个问题。

15. 平时在使用HashMap时一般使用什么类型的元素作为Key？

选择Integer，String这种不可变的类型，像对String的一切操作都是新建一个String对象，对新的对象进行拼接分割等，这些类已经很规范的覆写了hashCode()以及equals()方法。作为不可变类天生是线程安全的