HashMap-Java-中的高效数据结构 (hashmap底层实现原理)
简介
HashMap 是 Java 中常用的数据结构,它实现了 Map 接口,并提供快速查找、插入和删除操作。底层数据结构
HashMap 的底层数据结构是数组和链表(或红黑树)的组合,被称为哈希表(HashTable)。数据以键值对的形式存储,每个键值对都封装在一个 Entry 对象中。 插入键值对时,首先根据键的哈希值计算数组中的位置(桶)。如果多个键的哈希值相同,则它们将形成链表(或红黑树)。查找效率
哈希表的目的是提高数据查找效率。理想情况下,每个键都有一个唯一的哈希值,从而直接定位到桶,实现 O(1) 查找效率。冲突处理
不同的键可能具有相同的哈希值,导致冲突。HashMap 使用链表和红黑树来解决冲突。 查找键时,HashMap 根据哈希值定位桶,然后在链表(或红黑树)中查找。由于哈希值计算很快,因此可以快速定位桶,提高查找效率。 当链表长度较长时,HashMap 将其转换为红黑树,以提高效率。当链表长度低于阈值时,红黑树将转换回链表以节省空间。删除操作
删除键值对时,HashMap 根据哈希值找到桶,然后在链表(或红黑树)中查找并删除。删除时间复杂度取决于链表(或红黑树)长度,但平均为 O(1)。线程安全性
需要注意的是,HashMap 不是线程安全的。在多线程环境中使用时,可能导致数据不一致。可使用 ConcurrentHashMap 来解决此问题。应用
HashMap 在开发中广泛用于缓存系统、索引结构和分布式计算。性能优化
HashMap 的性能可以通过调整负载因子和初始容量来优化。还需要正确实现键的 hashCode() 和 equals() 方法。总结
HashMap 是一种高效的数据结构,它使用哈希表实现快速查找、插入和删除操作。它在多线程环境中是非线程安全的,可以使用 ConcurrentHashMap 来解决此问题。HashMap 在实际应用中广泛使用,但需要谨慎处理极端情况和键的正确实现。2020-01-17:java中,HashMap底层数据结构是什么?
HashMap的数据结构为:数组+(链表或红黑树)
hashmap的数据结构
为什么采用这种结构来存储元素呢?
数组的特点:查询效率高,插入,删除效率低。
链表的特点:查询效率低,插入删除效率高。
在HashMap底层使用数组加(链表或红黑树)的结构完美的解决了数组和链表的问题,使得查询和插入,删除的效率都很高~
java 为什么使用hashmap
首先当我们需要存储数据的时候,动态数组虽然能够自动扩容,但是必须在初始时刻指定初始容量。而对于那些在编译时无法确定具体的数量即动态增长的数据,就需要用到Java集合类了。对于ArrayList 和 LinkedList,还有 Vector它们都有一些缺点,要么插入删除速度慢、要么就是遍历速度慢。那么有没有一种插入、删除、遍历都比较不错的集合类呢?于是 HashMap 就出现了。HashMap 是一个散列表,它存储的是一组键值对(key-value)的集合,并实现快速的查找。
(1)为了实现快速查找,HashMap 选择了数组而不是链表。以利用数组的索引实现 O(1) 复杂度的查找效率。
(2)为了利用索引查找,HashMap 引入 Hash 算法, 将 key 映射成数组下标: key -> Index。
![HashMap](https://tyye.cn/zb_users/theme/tpure/style/images/lazyload.png)
(3)引入 Hash 算法又导致了 Hash 冲突。为了解决 Hash 冲突,HashMap 采用链地址法,在冲突位置转为使用链表存储。
(4)链表存储过多的节点又导致了在链表上节点的查找性能的恶化。为了优化查找性能,HashMap 在链表长度超过 8 之后转而将链表转变成红黑树,以将 O(n) 复杂度的查找效率提升至 O(log n)。
【综上】
HashMap 存在的意义就是实现一种快速的查找并且插入、删除性能都不错的一种 K/V(key/value)数据结构。
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