JVM、GC與HashMap

阿里巴巴突然來了個面試邀請電話，問了些java底層的東西，不知所措，所以專門花了些時間做了下學習，順便記錄下，好記性不如爛筆頭。

一、對JAVA的垃圾回收機制（GC）的理解

　　不同於C/C++需要手工釋放對象所占的內存，JAVA全部委托給了GC進行處理，能更有效的防止內存泄漏的情況。一個程序對應着一個JVM，每個JVM會單獨有一個堆，java中創建的對象與數組是存放在堆中的，堆中的內存由GC進行管理（棧中存儲引用變量、局部變量一級基本數據類型，超出作用域就會立即釋放內存）。

　　當一個對象沒有再被引用時就會被GC標記為可回收狀態，然后在一個不確定的時間對其進行回收（一般是在應用程序空閑或者java堆內存不足是被調用），當然在對一個對象進行回收時，首先會執行其finalize()方法，在finalize()方法中你可再次將該對象變為活躍狀態，阻止其回收。　　

　　一個對象還有沒有再被引用一般有兩種判斷方式：

　　1、（JDK1.2之前）每個對象都有一個引用計數器，每多一個引用，計數器+1，少一個則-1，當計數器為0時，則表示該對象沒有再被引用了。

　　2、根搜索算法。這里要盜一張圖了：

　　　　

　　從GC ROOT開始，尋找對應的引用節點，找到這個節點以后，繼續尋找這個節點的引用節點，當所有的引用節點尋找完畢之后，剩余的節點則被認為是沒有被引用到的節點，即無用的節點。　　

　　java中可作為GC Root的對象有：

　　　　1.虛擬機棧中引用的對象（本地變量表）

　　　　2.方法區中靜態屬性引用的對象

　　　　3. 方法區中常量引用的對象

　　　　4.本地方法棧中引用的對象（Native對象）

　　GC在回收這些空閑對象時會采用標記-復制算法處理：

　　　　

　　　　標記從根節點出發的所有在用對象，然后按順序復制到一塊新內存上，然后再回收舊內存。這樣就不會造成造成內存碎片，但是需要一塊額外的內存交換空間來進行復制。

 

二、對HashMap的理解

　　HashMap結構其實是一個數組+鏈表的結構。HashMap有一個叫做Entry的內部類，它用來存儲key-value對。如下圖：

　　　　　　

static class Entry implements Map.Entry
{
        final K key;
        V value;
        Entry next;
        final int hash;
        ...//More code goes here
}   `

 

　　　　

　　　　創建一個HashMap時會首先創建一個叫做table的Entry數組：

　　　　

　　　　table的默認大小是16。當往map里面存數據時，也就是執行put方法時，首先會調用key的HashCode()方法，然后進行hash計算，計算出其對應在table的index，如果table的index位置上已經有Entry了，首先會判斷該Entry的key與要put的key是否相同，如果相同則會替換，如果不同則會根據鏈表繼續判斷，即與當前位置的Entry的next指向的下一個Entry的key進行比較，直到遇到相同的key進行替換或者在鏈表末尾創建一個Entry。

/**
  * Associates the specified value with the specified key in this map. If the
  * map previously contained a mapping for the key, the old value is
  * replaced.
  *
  * @param key
  *            key with which the specified value is to be associated
  * @param value
  *            value to be associated with the specified key
  * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or <tt>null</tt>
  *         if there was no mapping for <tt>key</tt>. (A <tt>null</tt> return
  *         can also indicate that the map previously associated
  *         <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
  */
 public V put(K key, V value) {
  if (key == null)
   return putForNullKey(value);
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  for (Entry<k , V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    e.recordAccess(this);
    return oldValue;
   }
  }
 
  modCount++;
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

　　從map中取值時也就是執行get()方法也是類似的道理，先計算出key對應table的index，然后在鏈表上一層一層往下找：

/**
  * Returns the value to which the specified key is mapped, or {@code null}
  * if this map contains no mapping for the key.
  *
  * <p>
  * More formally, if this map contains a mapping from a key {@code k} to a
  * value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :
  * key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise it returns
  * {@code null}. (There can be at most one such mapping.)
  *
  * </p><p>
  * A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i> indicate that
  * the map contains no mapping for the key; it's also possible that the map
  * explicitly maps the key to {@code null}. The {@link #containsKey
  * containsKey} operation may be used to distinguish these two cases.
  *
  * @see #put(Object, Object)
  */
 public V get(Object key) {
  if (key == null)
   return getForNullKey();
  int hash = hash(key.hashCode());
  for (Entry<k , V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
    return e.value;
  }
  return null;
 }

　　　　備注：

　　　　1、無論你何時實現 equals 方法，你必須同時實現 hashCode 方法。在一個運行的進程中，相等的對象必須要有相同的哈希碼。不相等的對象哈希碼有可能相同，有同一個哈希值的對象不一定相等。

　　　　2、HashMap有兩個參數影響其性能：初始容量和加載因子。默認初始容量是16，加載因子是0.75。容量是哈希表中桶(Entry數組)的數量，初始容量只是哈希表在創建時的容量。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超出了加載因子與當前容量的乘積時，通過調用 rehash 方法將容量翻倍。

 

希望大家能一起交流，一起學習！

 

參考文章鏈接：

http://www.importnew.com/16517.html

http://www.importnew.com/10620.html

http://jbutton.iteye.com/blog/1569746