Java 集合面试题, JDK 1.8 对 HashMap 进行了哪些改动,除了红黑树?

Step 1

Q:: Java 集合框架中 HashMap 的实现原理是什么？

A:: HashMap 是基于哈希表的 Map 接口的非同步实现。它存储键值对，通过键的 hashCode() 方法计算哈希值并确定其在表中的位置。如果发生哈希冲突（即多个键有相同的哈希值），则通过链表或红黑树来解决冲突。

Step 2

Q:: JDK 1.8 对 HashMap 进行了哪些改动，除了红黑树？

A:: JDK 1.8 引入了以下改动：1) 增加了对树形结构（红黑树）的支持以优化链表性能。2) 当链表长度超过一定阈值（默认为8）时，链表会转换为红黑树。3) 引入了替代性散列算法，减少了 hash 冲突。4) 增加了对并发性能的优化，例如在扩容时减少数据迁移的开销。

Step 3

Q:: HashMap 中的扩容机制是如何工作的？

A:: HashMap 在存储的数据量达到阈值（初始容量的 0.75 倍）时会进行扩容。扩容时会创建一个新的数组，容量是原来的两倍，然后将原来的数据重新散列到新的数组中。这个过程需要重新计算每个键的哈希值并移动到新位置，因此是一个比较耗时的操作。

Step 4

Q:: HashMap 与 Hashtable 有什么区别？

A:: HashMap 是非同步的，而 Hashtable 是同步的，这意味着 HashMap 在多线程环境下不安全。HashMap 允许 null 键和 null 值，而 Hashtable 不允许。性能方面，HashMap 一般比 Hashtable 更快，因为它没有同步开销。

Step 5

Q:: 什么是红黑树，为什么要在 HashMap 中使用红黑树？

A:: 红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，具有良好的平均时间复杂度。它保证了树的高度不会过高，从而提供了快速的查找、插入和删除操作。在 HashMap 中，当链表长度超过阈值时，使用红黑树来代替链表，可以显著提高性能，避免链表过长导致的查找效率低下。