hashmap的底层数据结构（hashmap的数据结构是怎样的）

## HashMap的底层数据结构### 简介HashMap 是 Java 中常用的数据结构，它提供了一种高效的键值对存储方式。它的底层实现基于

数组

和

链表

，并结合了

散列表

的概念，使得它能够快速地进行查找、插入和删除操作。### 1. 数组HashMap 的底层核心是一个数组，它存储着键值对。数组的每个元素被称为

桶 (bucket)

，每个桶可以存储多个键值对。### 2. 链表当多个键值对映射到同一个桶时，它们会形成一个链表，以

单链表

的形式存储在该桶中。这样可以避免多个键值对冲突。### 3. 散列表HashMap 使用

散列函数

将键映射到数组的索引位置。散列函数的设计需要尽可能地将键均匀地分布到数组中，以减少冲突和提高性能。### 4. 工作原理1.

插入操作：

- 使用散列函数计算键的散列值。- 根据散列值确定桶的位置。- 如果该桶为空，则直接将键值对插入该桶。- 如果该桶已有数据，则将其插入到桶对应的链表中。2.

查找操作：

- 使用散列函数计算键的散列值。- 根据散列值确定桶的位置。- 在该桶对应的链表中遍历查找目标键。3.

删除操作：

- 使用散列函数计算键的散列值。- 根据散列值确定桶的位置。- 在该桶对应的链表中找到目标键，将其从链表中删除。### 5. 优化：红黑树当 HashMap 的负载因子（桶的占用率）超过一定阈值时，为了避免链表过长导致查找效率下降，HashMap 会将链表转换为

红黑树

。红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，能够保证在最坏情况下也能保持 O(logn) 的查找效率。### 6. 总结HashMap 的底层数据结构是一个巧妙的结合，它利用数组、链表和散列表的优势，实现了高效的键值对存储和访问。红黑树的引入进一步提升了 HashMap 的性能，使其能够在各种场景下都能表现出色。### 7. 优势-

高效的查找、插入和删除操作：

由于散列函数的应用，平均情况下，HashMap 的操作时间复杂度为 O(1)。 -

动态调整大小：

HashMap 能够根据数据的增长自动调整数组的大小，确保性能稳定。 -

灵活的存储方式：

HashMap 允许使用任何对象作为键和值，方便存储不同类型的键值对。### 8. 劣势-

顺序访问：

HashMap 不保证键值对的顺序，无法进行顺序访问。 -

空键值对：

HashMap 不允许使用空键，但可以存放空值。 -

线程安全：

HashMap 不是线程安全的，在多线程环境中使用时需要考虑同步问题。### 9. 注意事项- 选择合适的负载因子，避免过高或过低。 - 在多线程环境中使用 `ConcurrentHashMap` 替代 `HashMap`。 - 使用 `equals()` 和 `hashCode()` 方法保证键的唯一性。了解 HashMap 的底层数据结构有助于我们更好地理解其工作原理，并在实际应用中选择合适的存储方式。

HashMap的底层数据结构

简介HashMap 是 Java 中常用的数据结构，它提供了一种高效的键值对存储方式。它的底层实现基于**数组**和**链表**，并结合了**散列表**的概念，使得它能够快速地进行查找、插入和删除操作。

1. 数组HashMap 的底层核心是一个数组，它存储着键值对。数组的每个元素被称为**桶 (bucket)**，每个桶可以存储多个键值对。

2. 链表当多个键值对映射到同一个桶时，它们会形成一个链表，以**单链表**的形式存储在该桶中。这样可以避免多个键值对冲突。

3. 散列表HashMap 使用**散列函数**将键映射到数组的索引位置。散列函数的设计需要尽可能地将键均匀地分布到数组中，以减少冲突和提高性能。

4. 工作原理1. **插入操作：**- 使用散列函数计算键的散列值。- 根据散列值确定桶的位置。- 如果该桶为空，则直接将键值对插入该桶。- 如果该桶已有数据，则将其插入到桶对应的链表中。2. **查找操作：**- 使用散列函数计算键的散列值。- 根据散列值确定桶的位置。- 在该桶对应的链表中遍历查找目标键。3. **删除操作：**- 使用散列函数计算键的散列值。- 根据散列值确定桶的位置。- 在该桶对应的链表中找到目标键，将其从链表中删除。

5. 优化：红黑树当 HashMap 的负载因子（桶的占用率）超过一定阈值时，为了避免链表过长导致查找效率下降，HashMap 会将链表转换为**红黑树**。红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，能够保证在最坏情况下也能保持 O(logn) 的查找效率。

6. 总结HashMap 的底层数据结构是一个巧妙的结合，它利用数组、链表和散列表的优势，实现了高效的键值对存储和访问。红黑树的引入进一步提升了 HashMap 的性能，使其能够在各种场景下都能表现出色。

7. 优势- **高效的查找、插入和删除操作：** 由于散列函数的应用，平均情况下，HashMap 的操作时间复杂度为 O(1)。 - **动态调整大小：** HashMap 能够根据数据的增长自动调整数组的大小，确保性能稳定。 - **灵活的存储方式：** HashMap 允许使用任何对象作为键和值，方便存储不同类型的键值对。

8. 劣势- **顺序访问：** HashMap 不保证键值对的顺序，无法进行顺序访问。 - **空键值对：** HashMap 不允许使用空键，但可以存放空值。 - **线程安全：** HashMap 不是线程安全的，在多线程环境中使用时需要考虑同步问题。

9. 注意事项- 选择合适的负载因子，避免过高或过低。 - 在多线程环境中使用 `ConcurrentHashMap` 替代 `HashMap`。 - 使用 `equals()` 和 `hashCode()` 方法保证键的唯一性。了解 HashMap 的底层数据结构有助于我们更好地理解其工作原理，并在实际应用中选择合适的存储方式。