HashMap版本迭代背后的演进之路

2023-08-11 18:56:41

HashMap 的演进：性能、效率和稳定性的跃迁

在 Java 开发中，HashMap 是一款无处不在的数据结构，因其卓越的性能和广泛的应用场景而备受青睐。从 1.7 版本到 1.8 版本，HashMap 经历了一次重大的迭代，在性能、效率和稳定性方面取得了显著的提升。让我们深入探索 HashMap 1.7 和 1.8 版本的源码，揭秘其背后的演进密码。

数据结构：从链表到红黑树

在 HashMap 1.7 版本中，当哈希碰撞发生时，采用链表来存储冲突的数据。然而，随着数据量的不断增加，链表的长度也会随之增长，导致查找效率降低。

为了解决这个问题，HashMap 1.8 版本引入了红黑树的数据结构，取代了链表。红黑树是一种自平衡二叉查找树，具有良好的查找性能和较高的稳定性，能够有效地减少哈希碰撞带来的性能损失。

哈希算法：从取模到扰动函数

HashMap 1.7 版本中采用的哈希算法简单直接，即 key % size，将 key 映射到哈希表中。这种方法虽然简单，但在某些情况下可能会导致哈希碰撞的几率较高。

为了提高哈希算法的均匀性，HashMap 1.8 版本引入了扰动函数，对 key 进行处理后再取模，降低了哈希碰撞的几率，提高了哈希表查找的效率。

碰撞解决：从链表到红黑树

当哈希碰撞发生时，HashMap 1.7 版本采用链表来存储冲突的数据。随着数据量的不断增加，链表的长度也会随之增长，导致查找效率降低。

负载因子：从一成不变到动态调整

负载因子是 HashMap 中一个非常重要的参数，它决定了哈希表中数据的存储密度。在 HashMap 1.7 版本中，负载因子是一个固定值，一旦设定就无法更改。

而在 HashMap 1.8 版本中，负载因子可以动态调整，当哈希表中的数据量发生变化时，负载因子也会随之调整，以保持哈希表的性能处于最佳状态。

哈希表扩容：从被动到主动

当哈希表中的数据量达到或超过负载因子设定的阈值时，哈希表需要进行扩容，以避免哈希碰撞的几率过高。

在 HashMap 1.7 版本中，哈希表扩容是一种被动行为，只有当哈希碰撞发生时才会触发。而在 HashMap 1.8 版本中，哈希表扩容变成了一种主动行为，当哈希表中的数据量达到或接近负载因子设定的阈值时，就会提前触发扩容操作，从而减少哈希碰撞的几率，提高哈希表的性能。

代码示例：链表和红黑树碰撞解决对比

// HashMap 1.7 版本链表碰撞解决示例
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("key1", 1);
map.put("key2", 2);
map.put("key3", 3);

// HashMap 1.8 版本红黑树碰撞解决示例
HashMap<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
map2.put("key1", 1);
map2.put("key2", 2);
map2.put("key3", 3);