0

0

在Java中HashMap的基本工作流程_Java哈希表原理解析

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-02-25 12:52:54

|

629人浏览过

|

来源于php中文网

原创

hash()扰动函数不可省,因其将高16位异或进低16位,避免低位规律性导致哈希分布不均;若省略,自增主键等场景下桶分布恶化5–8倍,o(1)退化为o(n)。

在java中hashmap的基本工作流程_java哈希表原理解析

hash() 扰动函数为什么不能省?

直接用 key.hashCode() 做索引计算,极容易在低比特位规律性强的场景下崩——比如数据库主键自增(hashCode 就是 1,2,3…)、时间戳毫秒值、或某些 ORM 生成的 ID,它们的低位变化频繁但高位几乎不变。这时未扰动的 hash 值 & (n-1) 实际只用了低几位,导致大量 key 挤在前几个桶里,链表暴涨,O(1) 变成 O(n)。

Java 8 的 hash() 强制把高16位异或进低16位:(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16),让高位也参与桶定位。实测显示,对连续整数 key,扰动后桶分布均匀度提升 5–8 倍。

  • 自定义 key 类必须重写 hashCode(),否则默认 Object.hashCode() 返回内存地址,不同实例几乎必冲突
  • 如果 key 是不可变类(如 StringInteger),不用管;但若用可变对象作 key(如没设 final 的 POJO),后续修改字段会导致 hashCode() 变,get() 就再也找不到它了

put() 时桶位置怎么算?别再用 % 取模

HashMap 不用 hash % table.length,而是用 (table.length - 1) & hash。前提是数组长度必须是 2 的幂(16、32、64…),这样 table.length - 1 就是形如 0b1111 的掩码,位与运算比取模快一个数量级,且无除法开销。

例如容量 16 → 掩码 15(0b1111),hash = 123450b11000000111001),12345 & 15 = 9,直接落到索引 9 —— 这就是真实桶下标。

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

Luminal
Luminal

用AI以光速清理、转换和分析电子表格

下载
  • 扩容时新容量翻倍(如 16→32),掩码多一位(0b11111),旧桶中每个节点只需看新增那一位是 0 还是 1,就能决定留在原位还是移到 oldCap + index,无需重新调用 hash()
  • 如果你手动指定初始容量,别传奇数或质数(如 17、100),要传 2 的幂(new HashMap(32)),否则构造器会自动向上取到最近的 2 的幂(100 → 128)

链表什么时候转红黑树?两个条件缺一不可

不是链表一长到 8 就树化。必须同时满足:table.length >= 64链表节点数 >= 8。前者是为了避免小容量下树结构带来的额外内存和维护成本(TreeNode 比 Node 大得多),后者才是触发阈值。

反向退化更宽松:只要红黑树节点数 ≤ 6,就立刻转回链表,不检查容量。

  • 如果你的应用 key 冲突严重(比如用用户手机号做 key,但部分号段集中),建议初始化时设大点容量(如 new HashMap(1024)),提前规避链表过长
  • 树化后 get() 查找是 O(log n),但插入/删除代价更高;高频写、低频读场景慎用树化,可考虑换哈希算法或预分片
  • jdk.internal.vm.annotation.Contended 等方式缓存行对齐优化,对极端并发场景有帮助,但属于高级技巧,普通业务无需介入

get() 返回 null 到底是没找到,还是 value 就是 null?

两者都可能。HashMap 允许 value 为 null,也允许一个 null key,所以 map.get("xxx") == null 完全无法判断 key 是否存在。

正确姿势是:查存在性用 map.containsKey(key),查 value 用 map.get(key),二者语义不同,不可混用。

  • null key 固定落在 table[0](因为 hash(null) == 0),但前提是 table 已初始化;首次 get(null) 会触发延迟初始化,这点常被忽略
  • 多线程环境下,即使加了同步,containsKey()get() 之间仍可能被其他线程修改,如需强一致性,得用 ConcurrentHashMap 或外部锁
  • 如果业务逻辑里 value 绝对不允许为 null,建议用 Optional 包装,或统一约定用特殊哨兵值(如 -1、""),从源头堵住歧义

真正容易被忽略的是:扰动函数虽小,却是整个哈希分布的基石;而 containsKey()get() 的语义差异,在复杂条件分支里一旦写错,debug 成本远高于预防成本。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

智谱清言 - 免费全能的AI助手
智谱清言 - 免费全能的AI助手

智谱清言 - 免费全能的AI助手

相关专题

更多
string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

850

2023.08.02

c语言中null和NULL的区别
c语言中null和NULL的区别

c语言中null和NULL的区别是:null是C语言中的一个宏定义,通常用来表示一个空指针,可以用于初始化指针变量,或者在条件语句中判断指针是否为空;NULL是C语言中的一个预定义常量,通常用来表示一个空值,用于表示一个空的指针、空的指针数组或者空的结构体指针。

246

2023.09.22

java中null的用法
java中null的用法

在Java中,null表示一个引用类型的变量不指向任何对象。可以将null赋值给任何引用类型的变量,包括类、接口、数组、字符串等。想了解更多null的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

886

2024.03.01

c语言中null和NULL的区别
c语言中null和NULL的区别

c语言中null和NULL的区别是:null是C语言中的一个宏定义,通常用来表示一个空指针,可以用于初始化指针变量,或者在条件语句中判断指针是否为空;NULL是C语言中的一个预定义常量,通常用来表示一个空值,用于表示一个空的指针、空的指针数组或者空的结构体指针。

246

2023.09.22

java中null的用法
java中null的用法

在Java中,null表示一个引用类型的变量不指向任何对象。可以将null赋值给任何引用类型的变量,包括类、接口、数组、字符串等。想了解更多null的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

886

2024.03.01

length函数用法
length函数用法

length函数用于返回指定字符串的字符数或字节数。可以用于计算字符串的长度,以便在查询和处理字符串数据时进行操作和判断。 需要注意的是length函数计算的是字符串的字符数,而不是字节数。对于多字节字符集,一个字符可能由多个字节组成。因此,length函数在计算字符串长度时会将多字节字符作为一个字符来计算。更多关于length函数的用法,大家可以阅读本专题下面的文章。

952

2023.09.19

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

720

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

371

2025.12.24

batoto漫画官网入口与网页版访问指南
batoto漫画官网入口与网页版访问指南

本专题系统整理batoto漫画官方网站最新可用入口,涵盖最新官网地址、网页版登录页面及防走失访问方式说明,帮助用户快速找到batoto漫画官方平台,稳定在线阅读各类漫画内容。

32

2026.02.25

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 3.9万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 10.1万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 71.5万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号