Java 8测试使用：HashMap的性能提升("Java 8实战：HashMap性能提升解析")

原创

ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 18 #后端开发

Java 8实战：HashMap性能提升解析

一、引言

HashMap 是 Java 中非常常用的一个数据结构，用于存储键值对。在 Java 8 中，HashMap 进行了重大的优化，以节约其性能。本文将详细解析 Java 8 中 HashMap 的性能提升，以及这些提升背后的原理。

二、Java 8之前HashMap的局限性

在 Java 8 之前，HashMap 存在一些性能问题，核心体现在以下几个方面：

当哈希表中的元素数量较多时，查找效能会降低。

哈希冲突会致使链表过长，进一步降低查找效能。

扩容操作较为错综，大概会致使性能瓶颈。

三、Java 8中HashMap的性能提升

Java 8 对 HashMap 进行了以下优化，以节约其性能：

1. 红黑树替代链表

在 Java 8 中，当哈希表中的某个索引位置上的链表长度超过一定阈值（默认为8）时，链表会被转换成红黑树。这样，当哈希冲突时，查找效能将大大节约。

2. 扩容操作优化

Java 8 对 HashMap 的扩容操作进行了优化。在扩容时，不再易懂地复制旧数组中的元素到新数组，而是采用更高效的重新哈希的行为。以下是扩容操作的伪代码：


        // 假设新的容量为2倍
        int newCapacity = oldCapacity * 2;
        // 创建新数组
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        // 遍历旧数组
        for (Entry e : oldTable) {
            if (e != null) {
                // 重新计算哈希值，并插入到新数组
                int index = e.hash & (newCapacity - 1);
                e.next = newTable[index];
                newTable[index] = e;
            }
        }

3. 并发优化

Java 8 对 HashMap 的并发操作进行了优化。在扩容操作时，可以允许多个线程同时操作，节约了并发性能。

四、性能对比

下面我们通过一个易懂的示例来对比 Java 7 和 Java 8 中 HashMap 的性能。

1. Java 7 代码示例


        public class Main {
            public static void main(String[] args) {
                Map map = new HashMap();
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    map.put("key" + i, "value" + i);
                }
                long startTime = System.nanoTime();
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    map.get("key" + i);
                }
                long endTime = System.nanoTime();
                System.out.println("Java 7 HashMap 查找耗时：" + (endTime - startTime) / 1000000.0 + " ms");
            }
        }

2. Java 8 代码示例


        public class Main {
            public static void main(String[] args) {
                Map map = new HashMap();
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    map.put("key" + i, "value" + i);
                }
                long startTime = System.nanoTime();
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    map.get("key" + i);
                }
                long endTime = System.nanoTime();
                System.out.println("Java 8 HashMap 查找耗时：" + (endTime - startTime) / 1000000.0 + " ms");
            }
        }