JDK1.8中的哈希散列算法

最新推荐文章于 2024-08-09 00:56:14 发布

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文章标签： java hashcode 算法

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/a82899550/article/details/104633045

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本文详细介绍了JDK1.8中不同数据类型的哈希散列算法，包括int、float、long、double以及String类型的处理方式。对于int和float，直接返回其值；long和double通过位运算确保每一位参与运算；String类型则利用字符乘以特定基数（如31）进行计算，以提高效率。文章还探讨了为何选择31作为基数的原因，并提及自定义对象的哈希计算方法。

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一、int类型、float类型

int类型很简单，直接返回该int即可

public static int hashCode(int value) {
    return value;
}

float类型把它转为字节，再将字节转为int类型即可

public static int hashCode(float value) {
    return floatToIntBits(value);
}

二、long类型、double类型

long类型和double类型由于都是8个字节(64位)，无法直接转换位4个字节的int类型，并且在hash算法中，尽量要做到每一位都参与运算，于是我们先将它无符号右移32位，即将它的高32位复制到低32位，并且在高32位补0，然后再与它本身做异或运算，再把结果强转为int类型即可

public static int hashCode(long value) {
    return (int)(value ^ (value >>> 32));
}

double也是同理，先将double转为字节，然后再进行上述操作

public static int hashCode(double value) {
    long bits = doubleToLongBits(value);
    return (int)(bits ^ (bits >>> 32));
}

三、String类型

首先我们先想一个问题，7346这个数字如何表示呢？很容易想到：

$7346 = 7*10^3 + 3*10^2 + 4*10^1 + 6*10^0$

字符串的hash算法也是类似的，例如我们要对"hello"这个字符串做hash，那它的计算过程是：

$hash(“hello”) = ‘h’ * n^4 + ‘e’*n^3 + ‘l’*n^2 + ‘l’ *n^1 + ‘o’ * n^0$

在这个运算中，其实有一些的运算是多余的，例如计算 $n^4$ ，我们完全可以使用后面计算的 $n^3 * n$ 来得到， $n^3$ 也是同理，所以上面那个计算过程就等价于：

$((((‘ h ’ * n + ‘ e ’) * n) + ‘ l ’) * n + ‘ l ’) * n + ‘ o ’$

解决了计算过程的问题，那接下来问题就来了，n取多少合适呢？
在JDK内部，它的n取值为31，为什么是31呢？
31是一个很神奇的数，它是一个奇素数，并且任何一个数i * 31 就等于 (i << 5) - i，要知道，位运算要比乘法运算效率高的多，JVM也会针对这个计算过程自动做优化
具体可以看一下这个博客，里面分析的很到位

看一下JDK1.8中String类的实现，实际上就是计算了一次上述的公式：

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;

        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

四、自定义对象

自定义对象的hash方法与String类似，可以使用该对象的所有属性依次计算其hash值后，再套用上面说的公式返回最终的hash值
可以查看一下JDK的实现

java.util.Objects.hash方法:
public static int hash(Object... values) {
    return Arrays.hashCode(values);
}

java.util.Arrays.hashCode方法:
public static int hashCode(Object a[]) {
    if (a == null)
        return 0;

    int result = 1;

    for (Object element : a)
        result = 31 * result + (element == null ? 0 : element.hashCode());

    return result;
}