hashmap 的一些研究

本文深入探讨了Java中HashMap的工作原理,包括其内部结构、碰撞处理、性能影响因素等关键概念,并对比了C++中的map结构。此外,还详细讨论了HashMap与Hashtable之间的区别。

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今天面试被问到hashmap 的有关东西,结果这个很经典的结构我是了解它的原理,可是在语言中的具体实现原理还是不清楚的,仅仅是用过而已,所以回答的。。现在深入的整理一下:

在java 里面是有hashmap 的数据结构
在c++里面有map 的数据结构
介绍了java 中的hashmap 的原理
面试中关于java hashmap 的一点点深入  (好文!)
c++ 中的hashmap (当在string 和char 作key值时候,是会出现问题的,得不到相应的value 值,但是有处理方法)

两者比较:(这个写得很好,细节东西)


关键点:
java中的:
1、key 与 value 可null 无序的(linkmap 是有序的)
2、 HashMap是基于hashing的原理,我们使用put(key, value)存储对象到HashMap中,使用get(key)从HashMap中获取对象。当我们给put()方法传递键和值时,我们先对键调用hashCode()方法,返回的hashCode用于找到bucket位置来储存Entry对象。”这里关键点在于指出,HashMap是在bucket中储存键对象和值对象,作为Map.Entry。这一点有助于理解获取对象的逻辑。如果你没有意识到这一点,或者错误的认为仅仅只在bucket中存储值的话,你将不会回答如何从HashMap中获取对象的逻辑。
3、利用get() 方法如何找到你想要的值, 因为hashcode相同,所以它们的bucket位置相同,‘碰撞’会发生。因为HashMap使用链表存储对象,这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在链表中,要找到你想要的值,去遍历bucket 对应的链表,而且 HashMap在链表中存储的是键值对,这样就可以找到你想要的值,   找到bucket位置之后,会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点,最终找到要找的值对象
4、 HashMap基于hashing原理,我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时,它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode,让后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时,通过键对象的equals()方法找到正确的键值对,然后返回值对象。HashMap使用链表来解决碰撞问题,当发生碰撞了,对象将会储存在链表的下一个节点中。 HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么? 它们会储存在同一个bucket位置的链表中。键对象的equals()方法用来找到键值对。

因为HashMap的好处非常多,我曾经在电子商务的应用中使用HashMap作为缓存。因为金融领域非常多的运用Java,也出于性能的考虑,我们会经常用到HashMap和ConcurrentHashMap。你可以查看更多的关于HashMap的文章:

5、影响HashMap性能的有两个参数:初始容量(initialCapacity) 和加载因子(loadFactor)。容量 是哈希表中桶的数量,初始容量只是哈希表在创建时的容量。加载因子 是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时,则要对该哈希表进行 rehash 操作(即重建内部数据结构),从而哈希表将具有大约两倍的桶数。

6、元素数超过桶数,将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组,来重新调整map的大小,并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing,因为它调用hash方法找到新的bucket位置。c++ 是选择质数表中的下一个指数。

7、重新调整HashMap大小存在什么问题 -》 多线程下的不安全。。

因为如果两个线程都发现HashMap需要重新调整大小了,它们会同时试着调整大小。在调整大小的过程中,存储在链表中的元素的次序会反过来,因为移动到新的bucket位置的时候,HashMap并不会将元素放在链表的尾部,而是放在头部,这是为了避免尾部遍历(tail traversing)。如果条件竞争发生了,那么就死循环了。  (理解上。。)

HashMap 和 HashTable 的区别


HashMap是Hashtable的轻量级实现(非线程安全的实现),他们都完成了Map接口,主要区别在于HashMap允许空(null)键值(key),由于非线程安全,效率上可能高于Hashtable。
HashMap允许将null作为一个entry的key或者value,而Hashtable不允许。
HashMap把Hashtable的contains方法去掉了,改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。 
Hashtable继承自Dictionary类,而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。
最大的不同是,Hashtable的方法是Synchronize的,而HashMap不是,在多个线程访问Hashtable时,不需要自己为它的方法实现同步,而HashMap 就必须为之提供外同步。 
Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样,所以性能不会有很大的差异。



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MPU6050是一款广泛应用在无人机、机器人运动设备中的六轴姿态传感器,它集成了三轴陀螺仪三轴加速度计。这款传感器能够实时监测并提供设备的角速度线性加速度数据,对于理解物体的动态运动状态至关重要。在Arduino平台上,通过特定的库文件可以方便地与MPU6050进行通信,获取并解析传感器数据。 `MPU6050.cpp``MPU6050.h`是Arduino库的关键组成部分。`MPU6050.h`是头文件,包含了定义传感器接口函数声明。它定义了类`MPU6050`,该类包含了初始化传感器、读取数据等方法。例如,`begin()`函数用于设置传感器的工作模式I2C地址,`getAcceleration()``getGyroscope()`则分别用于获取加速度角速度数据。 在Arduino项目中,首先需要包含`MPU6050.h`头文件,然后创建`MPU6050`对象,并调用`begin()`函数初始化传感器。之后,可以通过循环调用`getAcceleration()``getGyroscope()`来不断更新传感器读数。为了处理这些原始数据,通常还需要进行校准滤波,以消除噪声漂移。 I2C通信协议是MPU6050与Arduino交互的基础,它是一种低引脚数的串行通信协议,允许多个设备共享一对数据线。Arduino板上的Wire库提供了I2C通信的底层支持,使得用户无需深入了解通信细节,就能方便地与MPU6050交互。 MPU6050传感器的数据包括加速度(X、Y、Z轴)角速度(同样为X、Y、Z轴)。加速度数据可以用来计算物体的静态位置动态运动,而角速度数据则能反映物体转动的速度。结合这两个数据,可以进一步计算出物体的姿态(如角度角速度变化)。 在嵌入式开发领域,特别是使用STM32微控制器时,也可以找到类似的库来驱动MPU6050。STM32通常具有更强大的处理能力更多的GPIO口,可以实现更复杂的控制算法。然而,基本的传感器操作流程数据处理原理与Arduino平台相似。 在实际应用中,除了基本的传感器读取,还可能涉及到温度补偿、低功耗模式设置、DMP(数字运动处理器)功能的利用等高级特性。DMP可以帮助处理传感器数据,实现更高级的运动估计,减轻主控制器的计算负担。 MPU6050是一个强大的六轴传感器,广泛应用于各种需要实时运动追踪的项目中。通过 Arduino 或 STM32 的库文件,开发者可以轻松地与传感器交互,获取并处理数据,实现各种创新应用。博客其他开源资源是学习解决问题的重要途径,通过这些资源,开发者可以获得关于MPU6050的详细信息实践指南
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