关于HashMap的十个灵魂拷问（含源码级解析）

最新推荐文章于 2025-05-29 15:02:38 发布

laowangpython

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文章标签：哈希算法算法其他

本文链接：https://blog.csdn.net/laowangpython/article/details/147981061

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一、为什么HashMap总被面试官翻牌子？

在Java技术岗面试中，HashMap的出镜率堪比顶流明星！！！据统计，95%的Java工程师在面试中都会被问到HashMap相关的问题。这货简直就是面试界的"钉子户"，（悄悄说）甚至有些面试官开场就直接来一句：“先说说HashMap吧”。

二、底层结构到底藏着什么玄机？

先来张灵魂手绘图（想象一下）：

数组 + 链表 → 数组 + 链表/红黑树（JDK8+）

每个数组元素我们称为桶（Bucket），每个桶里装的可能是：

单个节点（最理想情况）
链表（哈希冲突时）
红黑树（链表长度≥8且数组长度≥64时）

三、put方法执行时的暗箱操作

你以为put就是简单的存数据？太天真了！来看源码级的执行流程：

计算哈希值：不是直接用hashCode()！！！

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

这个扰动函数（重要！！！）能有效减少哈希碰撞

定位桶位置：(n-1) & hash （n是数组长度）
处理碰撞：
- 无节点：直接新建
- 有节点：比较key（先比哈希值，再比equals）
树化检查：当链表长度≥8，且数组长度≥64时转红黑树

四、初始容量16是玄学吗？

（敲黑板）这个设计其实充满智慧：

2的幂次方特性：(n-1) & hash 等效于取模运算，但效率更高
默认负载因子0.75：空间和时间成本的折中方案
扩容阈值=容量×负载因子：12（当默认容量16时）

五、扩容机制里的骚操作

当size超过阈值时，会发生resize（这个操作耗时！！！）。JDK8的优化点：

newTab[e.hash & (newCap-1)] = e; // 原索引位置
newTab[e.hash & (newCap-1) + oldCap] = e; // 新索引位置

利用高位判断，节点要么在原位置，要么在"原位置+旧容量"的位置，不需要重新计算哈希！！！

六、线程安全问题有多可怕？

来看这个死亡现场：

// 线程A执行到此处
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
    // 线程切换！！！
    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

此时线程B也执行相同操作，就会导致数据覆盖。更可怕的是链表可能成环（JDK7的bug），导致CPU飙升到100%！

七、为什么重写equals必须重写hashCode？

来看这个恐怖故事：

Map<Student, Integer> map = new HashMap<>();
Student s1 = new Student("张三", 20);
Student s2 = new Student("张三", 20);

map.put(s1, 100);
System.out.println(map.get(s2)); // 输出null！

这就是没同时重写hashCode的后果！因为默认的hashCode()是根据内存地址计算的。

八、加载因子能不能随便改？

官方建议：不要动我的0.75！这个值是统计学得出的黄金分割点：

大于0.75 → 空间节省但哈希碰撞增加
小于0.75 → 空间浪费但查询更快

特殊场景调整建议：

内存紧张 → 适当调高
查询频繁 → 适当调低

九、遍历时顺序不可靠？

这可不是bug是feature！HashMap的遍历顺序：

从数组的0号索引开始
逐个遍历每个桶
每个桶里按链表/树结构遍历

所以当发生扩容后，遍历顺序可能完全改变！（重要）

十、红黑树转换的隐藏条件

记住两个必要条件：

链表长度≥8
数组长度≥64（这个很多人会忘！！！）

否则只会触发扩容而不是树化。设计者考虑到在小容量时，扩容比树化更划算。

高频面试题集锦（背熟保命）

为什么用红黑树不用AVL树？
头插法和尾插法有什么区别？
ConcurrentHashMap如何保证线程安全？
为什么建议用String/Integer作为key？
怎么设计一个不可变类作为key？

最后的小贴士

理解HashMap的最好方式是：

手动画出put过程（别偷懒！）
用IDEA的Debug模式单步跟踪
自己实现一个简化版HashMap（强烈推荐）

下次面试再被问HashMap，记得笑着对面试官说：“您想听哪个版本的实现？JDK7还是JDK8的？” （装X有风险，使用需谨慎）