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HashMap详细20道面试题
1：HashMap 的数据结构？
A：哈希表结构（链表散列：数组+链表）实现，结合数组和链表的优点。当链表长度超过 8 时，链表转换为红黑树。
transient Node\[\] table;
2：HashMap 的工作原理？
HashMap 底层是 hash 数组和单向链表实现，数组中的每个元素都是链表，由 Node 内部类（实现 Map.Entry接口）实现，HashMap 通过 put & get 方法存储和获取。
存储对象时，将 K/V 键值传给 put() 方法：
①、调用 hash(K) 方法计算 K 的 hash 值，然后结合数组长度，计算得数组下标；
②、调整数组大小（当容器中的元素个数大于 capacity * loadfactor 时，容器会进行扩容resize 为 2n）；
③、i.如果 K 的 hash 值在 HashMap 中不存在，则执行插入，若存在，则发生碰撞；
ii.如果 K 的 hash 值在 HashMap 中存在，且它们两者 equals 返回 true，则更新键值对；
iii. 如果 K 的 hash 值在 HashMap 中存在，且它们两者 equals 返回 false，则插入链表的尾部（尾插法）或者红黑树中（树的添加方式）。
（JDK 1.7 之前使用头插法、JDK 1.8 使用尾插法）（注意：当碰撞导致链表大于 TREEIFY_THRESHOLD = 8 时，就把链表转换成红黑树）
获取对象时，将 K 传给 get() 方法：①、调用 hash(K) 方法（计算 K 的 hash 值）从而获取该键值所在链表的数组下标；②、顺序遍历链表，equals()方法查找相同 Node 链表中 K 值对应的 V 值。
hashCode 是定位的，存储位置；equals是定性的，比较两者是否相等。
3.当两个对象的 hashCode 相同会发生什么？
因为 hashCode 相同，不一定就是相等的（equals方法比较），所以两个对象所在数组的下标相同，"碰撞"就此发生。又因为 HashMap 使用链表存储对象，这个 Node 会存储到链表中。为什么要重写 hashcode 和 equals 方法？推荐看下。
4.你知道 hash 的实现吗？为什么要这样实现？
JDK 1.8 中，是通过 hashCode() 的高 16 位异或低 16 位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度，功效和质量来考虑的，减少系统的开销，也不会造成因为高位没有参与下标的计算，从而引起的碰撞。
5.为什么要用异或运算符？
保证了对象的 hashCode 的 32 位值只要有一位发生改变，整个 hash() 返回值就会改变。尽可能的减少碰撞。
6.HashMap 的 table 的容量如何确定？loadFactor 是什么？该容量如何变化？这种变化会带来什么问题？
①、table 数组大小是由 capacity 这个参数确定的，默认是16，也可以构造时传入，最大限制是1 int h = hash; if (h == 0 && value.length 0) { char val[] = value; for (int i = 0; i 16)
最后一条是重点，因为最后一条的变动，hashmap在1.8中，不会在出现***循环问题。
为什么在解决hash冲突的时候，不直接用红黑树?而选择先用链表，再转红黑树?
因为红黑树需要进行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡，而单链表不需要。
当元素小于8个当时候，此时做查询操作，链表结构已经能保证查询性能。当元素大于8个的时候，此时需要红黑树来加快查询速度，但是新增节点的效率变慢了。
因此，如果一开始就用红黑树结构，元素太少，新增效率又比较慢，无疑这是浪费性能的。
我不用红黑树，用二叉查找树可以么?
可以。但是二叉查找树在特殊情况下会变成一条线性结构（这就跟原来使用链表结构一样了，造成很深的问题），遍历查找会非常慢。
那为什么阀值是8呢?
不知道，等jdk作者来回答。
这道题，网上能找到的答案都是扯淡。
我随便贴一个牛客网的答案，如下图所示
看出bug没？交点是6.64？交点分明是4，好么。
当链表转为红黑树后，什么时候退化为链表?
为6的时候退转为链表。中间有个差值7可以防止链表和树之间频繁的转换。假设一下，如果设计成链表个数超过8则链表转换成树结构，链表个数小于8则树结构转换成链表，如果一个HashMap不停的插入、删除元素，链表个数在8左右徘徊，就会频繁的发生树转链表、链表转树，效率会很低。
(5)HashMap的并发问题?
此题可以组成如下连环炮来问
- HashMap在并发编程环境下有什么问题啊?
- 在jdk1.8中还有这些问题么?
- 你一般怎么解决这些问题的？
HashMap在并发编程环境下有什么问题啊?
- (1)多线程扩容，引起的***循环问题
- (2)多线程put的时候可能导致元素丢失
- (3)put非null元素后get出来的却是null
在jdk1.8中还有这些问题么?
在jdk1.8中，***循环问题已经解决。其他两个问题还是存在。
你一般怎么解决这些问题的？
比如ConcurrentHashmap，Hashtable等线程安全等集合类。
(6)你一般用什么作为HashMap的key?
此题可以组成如下连环炮来问
- 健可以为Null值么?
- 你一般用什么作为HashMap的key?
- 我用可变类当HashMap的key有什么问题?
- 如果让你实现一个自定义的class作为HashMap的key该如何实现？
健可以为Null值么?
必须可以，key为null的时候，hash算法最后的值以0来计算，也就是放在数组的第一个位置。
你一般用什么作为HashMap的key?
- (1)因为字符串是不可变的，所以在它创建的时候hashcode就被缓存了，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。
- (2)因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法，那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的,这些类已经很规范的覆写了hashCode()以及equals()方法。
我用可变类当HashMap的key有什么问题?
hashcode可能发生改变，导致put进去的值，无法get出，如下所示
HashMap changeMap = new HashMap();List list = new ArrayList();list.add("hello");Object objectValue = new Object();changeMap.put(list, objectValue);System.out.println(changeMap.get(list));list.add("hello world");//hashcode发生了改变System.out.println(changeMap.get(list));输出值如下
java.lang.Object@74a14482null
如果让你实现一个自定义的class作为HashMap的key该如何实现？
此题考察两个知识点
- 重写hashcode和equals方法注意什么?
- 如何设计一个不变类
针对问题一，记住下面四个原则即可
(1)两个对象相等，hashcode一定相等
(2)两个对象不等，hashcode不一定不等
(3)hashcode相等，两个对象不一定相等
(4)hashcode不等，两个对象一定不等
针对问题二，记住如何写一个不可变类
(1)类添加final修饰符，保证类不被继承。
如果类可以被继承会破坏类的不可变性机制，只要继承类覆盖父类的方法并且继承类可以改变成员变量值，那么一旦子类以父类的形式出现时，不能保证当前类是否可变。
(2)保证所有成员变量必须私有，并且加上final修饰
通过这种方式保证成员变量不可改变。但只做到这一步还不够，因为如果是对象成员变量有可能再外部改变其值。所以第4点弥补这个不足。
(3)不提供改变成员变量的方法，包括setter
避免通过其他接口改变成员变量的值，破坏不可变特性。
(4)通过构造器初始化所有成员，进行深拷贝(deep copy)
如果构造器传入的对象直接赋值给成员变量，还是可以通过对传入对象的修改进而导致改变内部变量的值。例如：
public final class ImmutableDemo { private final int[] myArray; public ImmutableDemo(int[] array) { this.myArray = array; // wrong } }这种方式不能保证不可变性，myArray和array指向同一块内存地址，用户可以在ImmutableDemo之外通过修改array对象的值来改变myArray内部的值。
为了保证内部的值不被修改，可以采用深度copy来创建一个新内存保存传入的值。正确做法：
public final class MyImmutableDemo { private final int[] myArray; public MyImmutableDemo(int[] array) { this.myArray = array.clone(); } }(5)在getter方法中，不要直接返回对象本身，而是克隆对象，并返回对象的拷贝
这种做法也是防止对象外泄，防止通过getter获得内部可变成员对象后对成员变量直接操作，导致成员变量发生改变。
