HashMap解决hash冲突的方法

最新推荐文章于 2024-08-01 23:56:47 发布

emilio563

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本文深入探讨了HashMap的工作原理，特别是其内部实现机制，包括如何使用Hash算法决定元素存储位置、解决hash冲突的方法以及负载因子的选择等关键内容。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

源码分析

HashMap 采用一种所谓的“Hash 算法”来决定每个元素的存储位置。当程序执行 map.put(String,Obect)方法时，系统将调用String的 hashCode() 方法得到其 hashCode 值——每个 Java 对象都有 hashCode() 方法，都可通过该方法获得它的 hashCode 值。得到这个对象的 hashCode 值之后，系统会根据该 hashCode 值来决定该元素的存储位置。源码如下:

 
        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;
       
        //判断当前确定的索引位置是否存在相同hashcode和相同key的元素，如果存在相同的hashcode和相同的key的元素，那么新值覆盖原来的旧值，并返回旧值。
       
        //如果存在相同的hashcode，那么他们确定的索引位置就相同，这时判断他们的key是否相同，如果不相同，这时就是产生了hash冲突。
       
        //Hash冲突后，那么HashMap的单个bucket里存储的不是一个 Entry，而是一个 Entry 链。
       
        //系统只能必须按顺序遍历每个 Entry，直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端(该 Entry 是最早放入该 bucket 中)，
       
        //那系统必须循环到最后才能找到该元素。
       
        if 
        (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
       
        V oldValue = e.value;
       
        e.value = value;
       
        return 
        oldValue;
       
        }
       
        }
       
        modCount++;
       
        addEntry(hash, key, value, i);
       
        return 
        null
        ;
       
        }

当系统决定存储 HashMap 中的 key-value 对时，完全没有考虑 Entry 中的 value，仅仅只是根据 key 来计算并决定每个 Entry 的存储位置。这也说明了前面的结论：我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的存储位置之后，value 随之保存在那里即可

链表法

Hashmap里面的bucket出现了单链表的形式，散列表要解决的一个问题就是散列值的冲突问题，通常是两种方法：链表法和开放地址法。链表法就是将相同hash值的对象组织成一个链表放在hash值对应的槽位；开放地址法是通过一个探测算法，当某个槽位已经被占据的情况下继续查找下一个可以使用的槽位。java.util.HashMap采用的链表法的方式，链表是单向链表。形成单链表的核心代码如下：

 
        void 
        addEntry(
        int 
        hash, K key, V value, 
        int 
        bucketIndex) {
       
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
       
        table[bucketIndex] = 
        new 
        Entry<K,V>(hash, key, value, e);
       
        if 
        (size++ >= threshold)
       
        resize(
        2 
        * table.length);
       
        }

上面方法的代码很简单，但其中包含了一个设计：系统总是将新添加的 Entry 对象放入 table 数组的 bucketIndex 索引处——如果 bucketIndex 索引处已经有了一个 Entry 对象，那新添加的 Entry 对象指向原有的 Entry 对象(产生一个 Entry 链)，如果 bucketIndex 索引处没有 Entry 对象，也就是上面程序代码的 e 变量是 null，也就是新放入的 Entry 对象指向 null，也就是没有产生 Entry 链。

HashMap里面没有出现hash冲突时，没有形成单链表时，hashmap查找元素很快,get()方法能够直接定位到元素，但是出现单链表后，单个bucket 里存储的不是一个 Entry，而是一个 Entry 链，系统只能必须按顺序遍历每个 Entry，直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端(该 Entry 是最早放入该 bucket 中)，那系统必须循环到最后才能找到该元素。

当创建 HashMap 时，有一个默认的负载因子(load factor)，其默认值为 0.75，这是时间和空间成本上一种折衷：增大负载因子可以减少 Hash 表(就是那个 Entry 数组)所占用的内存空间，但会增加查询数据的时间开销，而查询是最频繁的的操作(HashMap 的 get() 与 put() 方法都要用到查询)；减小负载因子会提高数据查询的性能，但会增加 Hash 表所占用的内存空间。