java面试散列表及树所对应容器类及HashMap冲突解决全面分析

目录
  • 性能分析
  • HashMap 产生冲突原因及解决方法
    • HashMap 解决冲突方法
  • jdk7 与 jdk8 中HashMap的区别
    • 发生冲突
    • 扩容
      • 使用建议

散列表 Hashmap、hashtable、concurrentHashMap、hashset；

树： treemap、treeset、hashset

treeset 继承自 treemap，hashset 继承自 hashmap ；

性能分析

Map 是 Java 中的接口，Map.Entry 是 Map 的一个内部接口 Map 提供了一些常用方法，例如 keySet()、entrySet() 方法等；

Entry: key 和 value的组合，即为一个映射项<K,V>

Treemap 底层数据结构是红黑树，元素存储是有序的，因此添加元素需要循环查找 Entry 插入位置、取出元素时需要遍历才能找到合适的 Entry ，比较耗性能；treemap、treeset 对比 hashmap、hashset 优势：前者元素都以有序状态排列

HashMap 产生冲突原因及解决方法

调用hashCode() 计算 hashCode ，两个不同对象可能有相同的 hashCode ，导致冲突产生，

bucket ，哈希表中的数组中可以存储 hashcode 相同对象，每个bucket 都有其指定索引，系统可以根据索引快速访问该 bucket 里存储的元素

HashMap 解决冲突方法

1，开放定址法：通过探测算法，档一个槽位被占用情况下继续查找下一个；

探测算法的三种方式：

  • 线性探查
  • 二次探查
  • 双重散列  采用两个辅助散列函数合成一个：h1 、h2 为两个散列函数

2，链地址法：数组+链表，将hash 值相同对象组织为一个链表放在 hash值对应的 bucket

3，再哈希，准备多个散列函数，当发生冲突时再选择一个散列函数进行散列，原理与双重散列相似

jdk7 与 jdk8 中HashMap的区别

发生冲突

  • jdk7 中 hashMap 采用数组+链表。如果过多节点在 hash 时发生碰撞，如果要查找其中一个节点，需要 O(n) 的查找时间。
  • jdk8 中 hashMap 采用数组+链表/红黑树，出现 hash 冲突时会进行判断，该节点是红黑树还是量表：

如果是链表的话，数据插入链表尾部并判断链表长度是否达到某个阈值(默认阈值为 8 )，如果大于阈值，链表将转化为红黑树，时间复杂度为O(nlogn);

若是红黑树的话， 直接插入红黑树即可；

数据结构红黑树的几个性质，查询效率非常高，10亿数据进行不到30次比较就能查找到目标

1、每个节点要么是黑色、要么是红色；

2、根节点是黑色；

3、每个叶子节点是黑色；

4、每个红色节点的两个子结点一定都是黑色；

5、任意一结点到每个叶子节点的路径都包含相同数量的黑节点；

扩容

JDK7 扩容时，在 resize() 过程中采用头插法，旧数据转移到新数组中，转移操作=正序遍历俩表，在头部依次插入，即链表逆序；多线程下 resize() 容易出现 死循环，在多线程下并发执行 put() 操作，一旦出现扩容情况，容易出现环形链表，在获取数据、遍历链表时出现死循环，即死锁转发太；

JDK 8 在扩容 resize() 时，数据转移时在新链表尾部依次插入，不会出现逆序、环形链表情况，但 jdk 1.8 仍是线程不安全的

使用建议

1，使用出初始值，避免多次扩容的性能消耗；

2，自定义对象作为 key,时需要重写 hashCode 、equals 方法；

3，多线程下， 使用 CurrentHashMap 代替 HashMap;

Reference

1, https://www.jb51.net/article/224721.htm

2, https://www.jianshu.com/p/e136ec79235c

3, https://zhuanlan.zhihu.com/p/59250175

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