HashMap和TreeMap的內部結構是什么，相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

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一、HashMap 

1、基于哈希表的 Map 接口的實現(xiàn)。此實現(xiàn)提供所有可選的映射操作，并允許使用 null 值和 null 鍵。（除了非同步和允許使用 null 之外，HashMap 類與 Hashtable 大致相同。）此類不保證映射的順序，特別是它不保證該順序恒久不變。

2、HashMap 的實例有兩個參數(shù)影響其性能：初始容量 和加載因子。容量是哈希表中桶的數(shù)量，初始容量只是哈希表在創(chuàng)建時的容量。加載因子是哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種尺度。當哈希表中的條目數(shù)超出了加載因子與當前容量的乘積時，則要對該哈希表進行rehash 操作（即重建內部數(shù)據(jù)結構），從而哈希表將具有大約兩倍的桶數(shù)。

按照key關鍵字的哈希值和buckets數(shù)組的長度取模查找桶的位置，如果key的哈希值相同，Hash沖突（也就是指向了同一個桶）則每次新添加的作為頭節(jié)點，而最先添加的在表尾。

HashMap中的桶的個數(shù)就是下圖中的0- n的數(shù)組的長度，存儲第一個entry的位置叫‘桶（bucket）’而桶中只能存一個值也就是鏈表的頭節(jié)點，鏈表的每個節(jié)點就是添加的一個值（HashMap內部類Entry的實例Entry有哪些屬性之后在詳說），也可以這樣理解，一個entry 類型的存儲鏈表的數(shù)組。數(shù)組的索引位置就是一個個桶的索引地址。

從上圖我們可以發(fā)現(xiàn)哈希表是由數(shù)組+鏈表組成的，一個長度為16的數(shù)組中，每個元素存儲的是一個鏈表的頭結點。那么這些元素是按照什么樣的規(guī)則存儲到數(shù)組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得，也就是元素的key的哈希值對數(shù)組長度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存儲在數(shù)組下標為12的位置。

HashMap簡單總結：

1、HashMap 是鏈式數(shù)組（存儲鏈表的數(shù)組）實現(xiàn)查詢速度可以，而且能快速的獲取key對應的value；

2、查詢速度的影響因素有 容量和負載因子，容量大負載因子小查詢速度快但浪費空間，反之則相反；

3、數(shù)組的index值是（key 關鍵字， hashcode為key的哈希值， len 數(shù)組的大?。篽ashcode%len的值來確定，如果容量大負載因子小則index相同（index相同也就是指向了同一個桶）的概率小，鏈表長度小則查詢速度快，反之index相同的概率大鏈表比較長查詢速度慢。

4、對于HashMap以及其子類來說，他們是采用hash算法來決定集合中元素的存儲位置，當初始化HashMap的時候系統(tǒng)會創(chuàng)建一個長度為capacity的Entry數(shù)組，這個數(shù)組里可以存儲元素的位置稱為桶（bucket）,每一個桶都有其指定索引，系統(tǒng)可以根據(jù)索引快速訪問該桶中存儲的元素。

5、無論何時HashMap 中的每個桶都只存儲一個元素（Entry 對象）。由于Entry對象可以包含一個引用變量用于指向下一個Entry，因此可能出現(xiàn)HashMap 的桶（bucket）中只有一個Entry,但這個Entry指向另一個Entry 這樣就形成了一個Entry 鏈。

6、通過上面的源碼發(fā)現(xiàn)HashMap在底層將key_value對當成一個整體進行處理（Entry 對象）這個整體就是一個Entry對象，當系統(tǒng)決定存儲HashMap中的key_value對時，完全沒有考慮Entry中的value，而僅僅是根據(jù)key的hash值來決定每個Entry的存儲位置。

JDK1.8中使用一個Node數(shù)組來存儲數(shù)據(jù)，但這個Node可能是鏈表結構，也可能是紅黑樹結構如果插入的key的hashcode相同，那么這些key也會被定位到Node數(shù)組的同一個格子里。

如果同一個格子里的key不超過8個，使用鏈表結構存儲。如果超過了8個，那么會調用treeifyBin函數(shù)，將鏈表轉換為紅黑樹。那么即使hashcode完全相同，由于紅黑樹的特點，查找某個特定元素，也只需要O(log n)的開銷

也就是說put/get的操作的時間復雜度最差只有O(log n)。

需要注意：key的對象，必須正確的實現(xiàn)了Compare接口

二、TreeMap

紅黑樹是一種近似平衡的二叉查找樹，它能夠確保任何一個節(jié)點的左右子樹的高度差不會超過二者中較低那個的一陪。具體來說，紅黑樹是滿足如下條件的二叉查找樹（binary search tree）：

1. 每個節(jié)點要么是紅色，要么是黑色。

2. 根節(jié)點必須是黑色

3. 紅色節(jié)點不能連續(xù)（也即是，紅色節(jié)點的孩子和父親都不能是紅色）。

4. 對于每個節(jié)點，從該點至null（樹尾端）的任何路徑，都含有相同個數(shù)的黑色節(jié)點。

在樹的結構發(fā)生改變時（插入或者刪除操作），往往會破壞上述條件3或條件4，需要通過調整使得查找樹重新滿足紅黑樹的條件。

2、TreeMap的底層使用了紅黑樹來實現(xiàn)，像TreeMap對象中放入一個key-value 鍵值對時，就會生成一個Entry對象，這個對象就是紅黑樹的一個節(jié)點，其實這個和HashMap是一樣的，一個Entry對象作為一個節(jié)點，只是這些節(jié)點存放的方式不同。

3、存放每一個Entry對象時都會按照key鍵的大小按照二叉樹的規(guī)范進行存放，所以TreeMap中的數(shù)據(jù)是按照key從小到大排序的。

   程序添加新節(jié)點時，總是從樹的根節(jié)點開始比較，即將根節(jié)點當成當前節(jié)點。如果新增節(jié)點大于當前節(jié)點并且當前節(jié)點的右節(jié)點存在，則以右節(jié)點作為當前節(jié)點，如果新增節(jié)點小于當前節(jié)點并且當前節(jié)點的左子節(jié)點存在，則以左子節(jié)點作為當前節(jié)點；如果新增節(jié)點等于當前節(jié)點，則用新增節(jié)點覆蓋當前節(jié)點，并結束循環(huán) 直到某個節(jié)點的左右子節(jié)點不存在，將新節(jié)點添加為該節(jié)點的子節(jié)點。如果新節(jié)點比該節(jié)點大，則添加其為右子節(jié)點。如果新節(jié)點比該節(jié)點小，則添加其為左子節(jié)點。

看完上述內容，你們掌握HashMap和TreeMap的內部結構是什么的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！

文章標題：HashMap和TreeMap的內部結構是什么
本文來源：http://www.rwnh.cn/article46/jdgieg.html

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