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在Java中HashMap的基本工作原理是什么_Java哈希表机制解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-17 08:21:32

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来源于php中文网

原创

hashmap本质是“数组+链表/红黑树”,通过hashcode()定位桶、equals()判定键重复,put/get依赖确定性三步链路:计算哈希值→位运算得索引→equals()比对确认键。

在java中hashmap的基本工作原理是什么_java哈希表机制解析

HashMap 本质是“数组 + 链表/红黑树”的哈希寻址结构,靠 hashCode() 定位桶、equals() 判定键是否重复——不是简单“存进去就能取”,而是每次 get()put() 都在做两次关键判断。

为什么 put("a", 1) 后 get("a") 能立刻拿到值?

因为整个过程是确定性的三步链路:

  • 调用 "a".hashCode() 得到一个整数(比如 97);
  • 用这个哈希值和当前 table 数组长度做位运算((n - 1) & hash),快速算出下标(比如落到索引 3);
  • 检查 table[3] 是否为空:为空则新建 Node 存入;不为空,则遍历链表或树,用 key.equals() 逐个比对——只有 equals() 返回 true 才视为“同一个键”。

注意:hashCode() 冲突 ≠ 键相等。两个不同字符串可能哈希码相同(如 "Aa""BB"),但只要 equals() 不通过,它们就是不同的键,会共存于同一桶中。

链表什么时候变红黑树?阈值不是固定 8 就完事

Java 8+ 中,链表转红黑树需同时满足两个条件:

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

  • 链表长度 ≥ 8(即桶里已有 8 个节点);
  • 当前 table 数组长度 ≥ 64(即总桶数不少于 64)。

如果数组才 16 个桶,哪怕某条链长到了 10,也不会转树——因为此时更该做的是扩容(resize()),而不是升级数据结构。这是为避免小容量下过早引入红黑树的维护开销。

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

自定义类作 key 时,不重写 hashCode()equals() 会怎样?

现象很隐蔽:你反复 put(new User("Alice"), 100),但 get(new User("Alice")) 总返回 null

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原因在于默认 Object.hashCode() 返回对象内存地址,每次 new 都是新地址;而默认 equals() 只比较引用。结果就是:逻辑上相同的对象,在 HashMap 看来既不在同一个桶,也不等于已有键。

正确做法(以 Lombok 为例):

@Data
@EqualsAndHashCode(of = "id") // 明确只用 id 字段参与 equals/hashCode
public class User {
    private Long id;
    private String name;
}

务必确保:相等的两个对象(equals() == true)必须有相同 hashCode();反之不强制,但散列越均匀,冲突越少。

扩容(resize)到底动了哪些东西?

扩容不是“把老数组复制过去”那么简单,它会:

  • 创建一个两倍大小的新 table(如从 16 → 32);
  • 重新计算每个已有 Node 的哈希值,并用新数组长度再算一次桶索引;
  • 由于新长度变了,原来 table[3] 的节点,可能被分到 newTable[3]newTable[19](高位 bit 影响结果)。

所以扩容代价不小,尤其当大量元素已存在时。这也是为什么建议预估容量:比如你知道要存 1000 个键值对,就别用默认 16,直接 new HashMap(1024)(1024 是 2 的幂,且 > 1000 / 0.75)。

最常被忽略的一点:HashMap 的“无序”不是指随机,而是完全由哈希值和扩容历史决定——同一批数据,在不同 JVM 实例、不同 JDK 版本、甚至不同启动参数下,遍历顺序都可能不同。别依赖 keySet() 的顺序做业务逻辑。

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