HashMap何时会链表转红黑树

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什么时候才会转换为红黑树?

当Map链表长度大于或等于阈值TREEIFY_THRESHOLD(默认为 8)的时候,如果同时还满足容量(数组的长度)大于或等于 MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认为 64)的要求,就会把链表转换为红黑树。同样,后续如果由于删除或者其他原因调整了大小,当红黑树的节点小于或等于 6 个以后,又会恢复为链表形态。

为什么要转换为红黑树?

每次遍历一个链表,平均查找的时间复杂度是 O(n),n 是链表的长度。红黑树有和链表不一样的查找性能,由于红黑树有自平衡的特点,可以防止不平衡情况的发生,所以可以始终将查找的时间复杂度控制在 O(logn)。最初链表还不是很长,所以可能 O(n) 和 O(log(n)) 的区别不大,但是如果链表越来越长,那么这种区别便会有所体现。所以为了提升查找性能,需要把链表转化为红黑树的形式。

为什么不一开始就用红黑树,反而要经历一个转换的过程呢?

JDK 的源码注释中已经对这个问题作了解释:
hashmap什么时候变成红黑树,java,链表,数据结构,哈希算法
这段话的意思是:因为树节点(TreeNodes)所占的空间是普通节点Node的两倍,所以我们只有在桶中包含足够的节点时才使用树节点(请参阅TREEIFY_THRESHOLD)(只有在同一个哈希桶中的节点数量大于等于TREEIFY_THRESHOLD时,才会将该桶中原来的链式存储的节点转化为红黑树的树节点)。并且当桶中的节点数过少时 (由于移除或调整),树节点又会被转换回普通节点(当桶中的节点数量过少时,原来的红黑树树节点又会转化为链式存储的普通节点),以便节省空间。

从链表转化为红黑树的阈值为什么是8?

通过查看源码可以发现,默认是链表长度达到 8 就转成红黑树,而当长度降到 6 就转换回去,这体现了时间和空间平衡的思想,最开始使用链表的时候,空间占用是比较少的,而且由于链表短,所以查询时间也没有太大的问题。可是当链表越来越长,需要用红黑树的形式来保证查询的效率。对于何时应该从链表转化为红黑树,需要确定一个阈值,这个阈值默认为 8,并且在源码中也对选择 8 这个数字做了说明,原文如下:
hashmap什么时候变成红黑树,java,链表,数据结构,哈希算法
如果 hashCode 分布良好,也就是 hash 计算的结果离散好的话,那么红黑树这种形式是很少会被用到的,因为各个值都均匀分布,很少出现链表很长的情况。在理想情况下,桶(bins)中的节点数概率(链表长度)符合泊松分布,当桶中节点数(链表长度)为 8 的时候,概率仅为 0.00000006。这是一个小于千万分之一的概率,通常我们的 Map 里面是不会存储这么多的数据的,所以通常情况下,并不会发生从链表向红黑树的转换。
但是,HashMap 决定某一个元素落到哪一个桶里,是和这个对象的 hashCode 有关的,JDK 并不能阻止我们用户实现自己的哈希算法,如果我们故意把哈希算法变得不均匀,例如:
hashmap什么时候变成红黑树,java,链表,数据结构,哈希算法
事实上,链表长度超过 8 就转为红黑树的设计,更多的是为了防止用户自己实现了不好的哈希算法时导致链表过长,从而导致查询效率低,而此时转为红黑树更多的是一种保底策略,用来保证极端情况下查询的效率。

通常如果 hash 算法正常的话,那么链表的长度也不会很长,那么红黑树也不会带来明显的查询时间上的优势,反而会增加空间负担。所以通常情况下,并没有必要转为红黑树,所以就选择了概率非常小,小于千万分之一概率,也就是长度为 8 的概率,把长度 8 作为转化的默认阈值。

所以如果平时开发中发现 HashMap 或是 ConcurrentHashMap 内部出现了红黑树的结构,这个时候往往就说明我们的哈希算法出了问题,需要留意是不是我们实现了效果不好的 hashCode 方法,并对此进行改进,以便减少冲突。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-632429.html

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