【金三銀四】HashMap圖解原理與數據結構二【JDK8紅黑樹】

約會被拒

上次給娜娜教完【金三銀四】《HashMap圖解原理與數據結構》之後，娜娜自信滿滿的去面試了。

今天我約娜娜出來看電影。娜娜沒心情。

娜娜面試又被虐了，辛巴哥哥很難受，因爲週末沒人陪我去看電影了，我決定要幫幫娜娜小姐姐。

回到過去

讓我們來回憶下上篇我們介紹的hashmap。

JDK1.8以前HashMap底層數據結構和算法：

​ 數組+鏈表+哈希算法

數組

數組：採用一段連續的存儲單元來存儲數據。對於指定下標的查找，時間複雜度爲O(1)；對於一般的插入刪除操作，
涉及到數組元素的移動，其平均複雜度也爲O(n)

Java代碼表示

   //數組:採用一段連續的存儲單元來存儲數據。
   //特點:指定下標O(1) 刪除插入O（N） 數組：查詢快 插入慢 ArrayList
   public static void main(String[] args) {
      Integer[] integers = new Integer[10];
      integers[0]=0;//王五
      integers[1]=1;
      integers[2]=2;
      integers[9]=9;

鏈表

鏈表是一種物理存儲單元上非連續、非順序的存儲結構，數據元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序實現的
對於鏈表的新增，刪除等操作（在找到指定操作位置後），僅需處理結點間的引用即可，時間複雜度爲O(1)，
而查找操作需要遍歷鏈表逐一進行比對，複雜度爲O(n)

public class Node {

   public Node  next;
   private Object data;

   public Node(Object data) {
      this.data = data;
   }
   //鏈表：鏈表是一種物理存儲單元上非連續、非順序的存儲結構
   //特點：插入、刪除時間複雜度O（1） 查找遍歷時間複雜度0（N） 插入快 查找慢
   public static void main(String[] args) {
         Node node=new Node(15);
         node.next=new Node(1);
         node.next.next=new Node(9);
   }

哈希算法

哈希算法（也叫散列），就是把任意長度值(Key)通過散列算法變換成固定長度的key地址，通過這個地址進行訪問的數據結構。
它通過把關鍵碼值映射到表中一個位置來訪問記錄，以加快查找的速度。

JDK1.8以後HashMap底層數據結構變化：

​ 數組+鏈表+紅黑樹+哈希算法 嗯新增了紅黑樹。

爲什麼要紅黑樹

在jdk7之前hashmap極端情況可能會出現這種情況

代碼表示形式爲：

鏈表過長會出現什麼問題了？

鏈表過長會出現遍歷過長，我們說一個算法好與壞時間複雜度來決定，而這種鏈表的特點是：插入快，查詢慢。所以其時間複雜度爲O（N）。如圖所示：

什麼是紅黑樹

紅黑樹定義和性質

紅黑樹是一種含有紅黑結點並能自平衡的二叉查找樹。它必須滿足下面性質：

• 性質1：每個節點要麼是黑色，要麼是紅色。
• 性質2：根節點是黑色。
• 性質3：每個葉子節點（NIL）是黑色。
• 性質4：每個紅色結點的兩個子結點一定都是黑色。
• 性質5：任意一結點到每個葉子結點的路徑都包含數量相同的黑結點。

具體是怎麼樣存儲的，我們直接上圖 大家就明白了。

遍歷規則是：

小中大，左中右

根據上面鏈表和紅黑樹查找的規則，我們發現鏈表找到數字7需要查詢7次時間複雜度爲O(n),而我們的紅黑樹只需要查詢4次，時間複雜度爲O（logn）

HashMap 怎麼用紅黑樹的？

通過上訴列子我們發現紅黑樹是可以加快遍歷查詢速度的，因爲減少了次數，自然就提高了效率。但是hashmap並不是一上來就直接用紅黑樹的，來我們看下源碼。

put方法

大致源碼如圖所示。明白了嗎？明白了幫我點個贊或者評論下吧。

總結與調優：

當然我還要考考你，爲什麼要設置閾值8？爲什麼一上來還是鏈表了？而是達到閾值條件了才變成紅黑樹了？

這個問題其實跟魚和熊掌不可兼得一樣的道理：

鏈表：插入快、查詢慢

紅黑樹：查詢快、插入慢

也就是說紅黑樹雖然遍歷快，但是其插入的時候是沒有鏈表快的。因爲鏈表next引用即可，而紅黑樹需要數據左右交換。所以閾值int TREEIFY_THRESHOLD = 8; 的時候才變成紅黑樹，這個閾值是根據統計學定理來的哦？

你們想不想知道是什麼定理了？可以關注我們的公衆號：java大型網站架構 。裏頭有答案。

調優：

之前娜娜面試的時候被問到過，我們如何對hashmap在開發的時候性能優化？

答：如果我們知道查詢出來的數據是固定某個大小的，我們可以事先指定其大小，這樣可以加快對put

操作的效率。知道爲什麼嗎？歡迎評論哦

求關注

好了各位，以上就是這篇文章的全部內容了，能看到這裏的人呀，都是牛人。
白嫖不好，創作不易，各位的支持和認可，就是我創作的最大動力，我們下篇文章見！
微信搜索：Java大型網站架構

如果本篇博客有任何錯誤，請批評指教，不勝感激 ！