1. HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有數(shù)組和鏈表來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲，但這兩者基本上是兩個極端。

數(shù)組

數(shù)組存儲區(qū)間是連續(xù)的，占用內(nèi)存嚴重，故空間復雜的很大。但數(shù)組的二分查找時間復雜度小，為O(1)；數(shù)組的特點是：尋址容易，插入和刪除困難；

鏈表

鏈表存儲區(qū)間離散，占用內(nèi)存比較寬松，故空間復雜度很小，但時間復雜度很大，達O(N)。鏈表的特點是：尋址困難，插入和刪除容易。

哈希表

那么我們能不能綜合兩者的特性，做出一種尋址容易，插入刪除也容易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？答案是肯定的，這就是我們要提起的哈希表。哈希表((Hash

table)既滿足了數(shù)據(jù)的查找方便，同時不占用太多的內(nèi)容空間，使用也十分方便。

哈希表有多種不同的實現(xiàn)方法，我接下來解釋的是最常用的一種方法——?拉鏈法，我們可以理解為“鏈表的數(shù)組”?，如圖：

從上圖我們可以發(fā)現(xiàn)哈希表是由數(shù)組+鏈表組成的，一個長度為16的數(shù)組中，每個元素存儲的是一個鏈表的頭結(jié)點。那么這些元素是按照什么樣的規(guī)則存儲到數(shù)組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得，也就是元素的key的哈希值對數(shù)組長度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存儲在數(shù)組下標為12的位置。

HashMap其實也是一個線性的數(shù)組實現(xiàn)的,所以可以理解為其存儲數(shù)據(jù)的容器就是一個線性數(shù)組。這可能讓我們很不解，一個線性的數(shù)組怎么實現(xiàn)按鍵值對來存取數(shù)據(jù)呢？這里HashMap有做一些處理。

首先HashMap里面實現(xiàn)一個靜態(tài)內(nèi)部類Entry，其重要的屬性有key , value, next，從屬性key,value我們就能很明顯的看出來Entry就是HashMap鍵值對實現(xiàn)的一個基礎(chǔ)bean，我們上面說到HashMap的基礎(chǔ)就是一個線性數(shù)組，這個數(shù)組就是Entry[]，Map里面的內(nèi)容都保存在Entry[]里面。

/**

*?The?table,?resized?as?necessary.?Length?MUST?Always?be?a?power?of?two.

*/

transient?Entry[]?table;

2. HashMap的存取實現(xiàn)

既然是線性數(shù)組，為什么能隨機存取？這里HashMap用了一個小算法，大致是這樣實現(xiàn)：

// 存儲時:

int?hash?=?key.hashCode();?// 這個hashCode方法這里不詳述,只要理解每個key的hash是一個固定的int值

int?index?=?hash?%?Entry[].length;

Entry[index]?=?value;

// 取值時:

int?hash?=?key.hashCode();

int?index?=?hash?%?Entry[].length;

return?Entry[index];

1)put

疑問：如果兩個key通過hash%Entry[].length得到的index相同，會不會有覆蓋的危險？

HashMap中存儲數(shù)據(jù)是用一個數(shù)組來保存的，也就是上面的table變量，其類型是HashMapEntry的數(shù)組，

而HashMapEntry則是保存鍵值對的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且有本身類型的next變量，可以構(gòu)成鏈表。

HashMap存儲數(shù)據(jù)時，首先根據(jù)key的hashcode值找到應(yīng)該保存在table數(shù)組的下標位置，如果該位置之前沒有

保存過值，也就是沒有發(fā)生碰撞，則保存這個鍵值對對象到該位置中；如果發(fā)生了碰撞，也就是說有兩個對象的key

的hashcode值相等，那么則需要通過key的equals方法判斷這兩個對象是否是同一個對象，如果是，那么原本存

儲的舊值會被新值所替換；如果不是同一個對象，則把新的鍵值對對象保存到舊的鍵值對對象next變量中，構(gòu)成鏈表。

這里HashMap里面用到鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個概念。上面我們提到過Entry類里面有一個next屬性，作用是指向下一個Entry。打個比方， 第一個鍵值對A進來，通過計算其key的hash得到的index=0，記做:Entry[0] = A。一會后又進來一個鍵值對B，通過計算其index也等于0，現(xiàn)在怎么辦？HashMap會這樣做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又進來C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；這樣我們發(fā)現(xiàn)index=0的地方其實存取了A,B,C三個鍵值對,他們通過next這個屬性鏈接在一起。所以疑問不用擔心。也就是說數(shù)組中存儲的是最后插入的元素。到這里為止，HashMap的大致實現(xiàn)，我們應(yīng)該已經(jīng)清楚了。

public?V?put(K?key,?V?value)?{

if?(key?==?null)

return?putForNullKey(value);//null總是放在數(shù)組的第一個鏈表中

int?hash?=?hash(key.hashCode());

int?i?=?indexFor(hash,?table.length);

//遍歷鏈表

for?(Entry?e?=?table[i];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{

Object?k;

//如果key在鏈表中已存在，則替換為新value

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;

}

voidaddEntry(int?hash,?K?key,?V?value,?int?bucketIndex)?{

Entry?e?=?table[bucketIndex];

table[bucketIndex]?=?new?Entry(hash,?key,?value,?e);//參數(shù)e,

是Entry.next

//如果size超過threshold，則擴充table大小。再散列

if?(size++?>=?threshold)

resize(2?*?table.length);

}

當然HashMap里面也包含一些優(yōu)化方面的實現(xiàn)，這里也說一下。比如：Entry[]的長度一定后，隨著map里面數(shù)據(jù)的越來越長，這樣同一個index的鏈就會很長，會不會影響性能？HashMap里面設(shè)置一個因子，隨著map的size越來越大，Entry[]會以一定的規(guī)則加長長度。

2)get

public?V?get(Object?key)?{

if?(key?==?null)

return?getForNullKey();

int?hash?=?hash(key.hashCode());

//先定位到數(shù)組元素，再遍歷該元素處的鏈表

for?(Entry?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;

}

3)null key的存取

null key總是存放在Entry[]數(shù)組的第一個元素。

private?V?putForNullKey(V?value)?{

for?(Entry?e?=?table[0];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{

if?(e.key?==?null)?{

V?oldValue?=?e.value;

e.value?=?value;

e.recordAccess(this);

return?oldValue;

}

}

modCount++;

addEntry(0,?null,?value,?0);

return?null;

}

private?V?getForNullKey()?{

for?(Entry?e?=?table[0];?e?!=?null;?e?=?e.next)?{

if?(e.key?==?null)

return?e.value;

}

return?null;}

4)確定數(shù)組index：hashcode % table.length取模

HashMap存取時，都需要計算當前key應(yīng)該對應(yīng)Entry[]數(shù)組哪個元素，即計算數(shù)組下標；算法如下：

/**

*?Returns?index?for?hash?code?h.

*/

static?int?indexFor(int?h,?int?length)?{

return?h?&?(length-1);

}

按位取并，作用上相當于取模mod或者取余%。

這意味著數(shù)組下標相同，并不表示hashCode相同。

5)table初始大小

public?HashMap(int?initialCapacity,?float?loadFactor)?{

.....//?Find?a?power?of?2?>=?initialCapacity

int?capacity?=?1;

while?(capacity?

capacity?<<=?1;

this.loadFactor?=?loadFactor;

threshold?=?(int)(capacity?*?loadFactor);

table?=?new?Entry[capacity];

init();

}

注意table初始大小并不是構(gòu)造函數(shù)中的initialCapacity！！

而是 >= initialCapacity的2的n次冪！！！！

————為什么這么設(shè)計呢？——

3. 解決hash沖突的辦法開放定址法(線性探測再散列，二次探測再散列，偽隨機探測再散列)

再哈希法

鏈地址法

建立一個公共溢出區(qū)

Java中hashmap的解決辦法就是采用的鏈地址法。

4. 再散列rehash過程

當哈希表的容量超過默認容量時，必須調(diào)整table的大小。當容量已經(jīng)達到最大可能值時，那么該方法就將容量調(diào)整到Integer.MAX_VALUE返回，這時，需要創(chuàng)建一張新表，將原表的映射到新表中。

/**

*?Rehashes?the?contents?of?this?map?into?a?new?array?with?a

*?larger?capacity.??This?method?is?called?automatically?when?the

*?number?of?keys?in?this?map?reaches?its?threshold.

*

*?If?current?capacity?is?MAXIMUM_CAPACITY,?this?method?does?not

*?resize?the?map,?but?sets?threshold?to?Integer.MAX_VALUE.

*?This?has?the?effect?of?preventing?future?calls.

*

*?@param?newCapacity?the?new?capacity,?MUST?be?a?power?of?two;

*????????must?be?greater?than?current?capacity?unless?current

*????????capacity?is?MAXIMUM_CAPACITY?(in?which?case?value

*????????is?irrelevant).

*/

void?resize(int?newCapacity)?{

Entry[]?oldTable?=?table;

int?oldCapacity?=?oldTable.length;

if?(oldCapacity?==?MAXIMUM_CAPACITY)?{

threshold?=?Integer.MAX_VALUE;

return;

}

Entry[]?newTable?=?new?Entry[newCapacity];

transfer(newTable);

table?=?newTable;

threshold?=?(int)(newCapacity?*?loadFactor);

}

/**

*?Transfers?all?entries?from?current?table?to?newTable.

*/

void?transfer(Entry[]?newTable)?{

Entry[]?src?=?table;

int?newCapacity?=?newTable.length;

for?(int?j?=?0;?j?

Entry?e?=?src[j];

if?(e?!=?null)?{

src[j]?=?null;

do?{

Entry?next?=?e.next;

//重新計算index

int?i?=?indexFor(e.hash,?newCapacity);

e.next?=?newTable[i];

newTable[i]?=?e;

e?=?next;

}?while?(e?!=?null);

}

}

}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的hashcode值一样对象一定相同吗_HashMap实现原理分析（面试问题：两个hashcode相同 的对象怎么存入hashmap的）...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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