HashMap?面试?我是谁?我在哪

 现在是晚上11点了,学校屠猪馆的自习室因为太晚要关闭了,勤奋且疲惫的小鲁班也从屠猪馆出来了,正准备回宿舍洗洗睡,由于自习室位置比较偏僻所以是接收不到手机网络信号的,因此小鲁班从兜里掏出手机的时候,信息可真是炸了呀,小鲁班心想,微信群平时都没什么人聊天,今晚肯定是发生了什么大事,仔细一看,才发现原来是小鲁班的室友达摩(光头)拿到了阿里巴巴JAVA开发实习生的offer,此时小鲁班真替他室友感到高兴的同时,心里也难免会产生一丝丝的失落感,那是因为自己投了很多份简历,别说拿不拿得到offer,就连给面试邀的公司也都寥寥无几,小鲁班这会可真是受到了一万点真实暴击,不过小鲁班还是很乐观的,很快调整了心态,带上耳机,慢慢的走回了宿舍,正打算准备向他那神室友达摩取取经。

  片刻后~

  小鲁班:666,听说你拿到了阿里的offer,能透露一下面试内容和技巧吗

  达摩:嘿嘿嘿,没问题鸭,叫声爸爸我就告诉你

  小鲁班:baba(表面笑嘻嘻,心里MMP)

  达摩:其实我也不是很记得了(请继续装),但我还是记得那么一些,如果你是面的JAVA,首先当然是

  •   JAVA的基础知识:数据结构(Map,List,Set等),设计模式,算法,线程相关,IO/NIO,序列化等等
  •   其次是高级特征:反射机制,并发与锁,JVM(GC策略,类加载机制,内存模型)等等

  小鲁班:问这么多内容,那岂不是一个人都面试很久吗?

  达摩:不是的,面试官一般都会用连环炮的方式提问的。

  小鲁班:你说的连环炮是什么意思鸭?

  达摩:那我举个例子

  就比如问你HashMap是不是有序的?

  你回答不是有序的。那面试官就会可能继续问你,有没有有序的Map实现类呢?

  你如果这个时候说不知道的话,那这块问题就到此结束了。如果你说有TreeMap和LinkedHashMap。

  那么面试官接下来就可能会问你,TreeMap和LinkedHashMap是如何保证它的顺序的?

  如果你回答不上来,那么到此为止。如果你说TreeMap是通过实现SortMap接口,能够把它保存的键值对根据key排序,基于红黑树从而保证TreeMap中所有键值对处于有序状 态。LinkedHashMap则是通过插入排序(就是你put的时候的顺序是什么,取出来的时候就是什么样子)和访问排序(改变排序把访问过的放到底部)让键值有序。

  那么面试官还会继续问你,你觉得它们两个哪个的有序实现比较好?

  如果你依然可以回答的话,那么面试官会继续问你,你觉得还有没有比它更好或者更高效的实现方式。。无穷无尽深入,直到你回答不出来或者面试官认为问题到底了

  小鲁班捏了一把汗,我去。。。这是魔鬼吧,那我们来试试呗(因为小鲁班刚刚在自习室才看了这章的知识,想趁机装一波逼,毕竟刚刚叫了声爸爸~~)

  于是达摩and小鲁班就开始了对决:

  1.为什么用HashMap?

  • HashMap是一个散列桶(数组和链表),它存储的内容是键值对(key-value)映射
  • HashMap采用了数组和链表的数据结构,能在查询和修改方便继承了数组的线性查找和链表的寻址修改
  • HashMap是非synchronized,所以HashMap很快
  • HashMap可以接受null键和值,而Hashtable则不能(原因就是equlas()方法需要对象,因为HashMap是后出的API经过处理才可以)

  2.HashMap的工作原理是什么?

  • HashMap是基于hashing的原理,我们使用put(key, value)存储对象到HashMap中,使用get(key)从HashMap中获取对象。当我们给put()方法传递键和值时,我们先对键调用hashCode()方法,计算并返回的hashCode是用于找到Map数组的bucket位置来储存Node 对象。这里关键点在于指出,HashMap是在bucket中储存键对象和值对象,作为Map.Node 。

  

 

  • 以下是HashMap初始化 ,简单模拟数据结构

    Node[] table=new Node[16]  散列桶初始化,table

   class Node {

    hash;//hash值

               key;//键

    value;//值

    node next;//用于指向链表的下一层(产生冲突,用拉链法)

   }

  • 以下是具体的put过程(JDK1.8版)

          1.对Key求Hash值,然后再计算下标
          2.如果没有碰撞,直接放入桶中(碰撞的意思是计算得到的Hash值相同,需要放到同一个bucket中)
          3.如果碰撞了,以链表的方式链接到后面
          4.如果链表长度超过阀值( TREEIFY THRESHOLD==8),就把链表转成红黑树,链表长度低于6,就把红黑树转回链表
          5.如果节点已经存在就替换旧值
          6.如果桶满了(容量16*加载因子0.75),就需要 resize(扩容2倍后重排)

  

  • 以下是具体get过程(考虑特殊情况如果两个键的hashcode相同,你如何获取值对象?)

  当我们调用get()方法,HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置,找到bucket位置之后,会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点,最终找到要找的值对象。

  

  3.有什么方法可以减少碰撞?

  • 扰动函数可以减少碰撞,原理是如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话,那么碰撞的几率就会小些,这就意味着存链表结构减小,这样取值的话就不会频繁调用equal方法,这样就能提高HashMap的性能。(扰动即Hash方法内部的算法实现,目的是让不同对象返回不同hashcode。)
  • 使用不可变的、声明作final的对象,并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话,将会减少碰撞的发生。不可变性使得能够缓存不同键的hashcode,这将提高整个获取对象的速度,使用String,Interger这样的wrapper类作为键是非常好的选择。为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键?因为String是final的,而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。不可变性是必要的,因为为了要计算hashCode(),就要防止键值改变,如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话,那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。

  4.HashMap中hash函数怎么是是实现的?

  我们可以看到在hashmap中要找到某个元素,需要根据key的hash值来求得对应数组中的位置。如何计算这个位置就是hash算法。前面说过hashmap的数据结构是数组和链表的结合,所以我们当然希望这个hashmap里面的元素位置尽量的分布均匀些,尽量使得每个位置上的元素数量只有一个,那么当我们用hash算法求得这个位置的时候,马上就可以知道对应位置的元素就是我们要的,而不用再去遍历链表。 所以我们首先想到的就是把hashcode对数组长度取模运算,这样一来,元素的分布相对来说是比较均匀的。但是,“模”运算的消耗还是比较大的,能不能找一种更快速,消耗更小的方式,我们来看看JDK1.8的源码是怎么做的(被楼主修饰了一下)

  

复制代码
static final int hash(Object key) {     if (key == null){         return 0<
                    
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