HashMap扰动函数解读

本篇围绕put()方法寻找key所在数组位置的过程而讨论。在put()时，主要有两段代码来计算key的位置：1.扰动函数；2.与运算

1. 扰动函数：

   static final int hash(Object key) {
           int h;
           return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
       }

解读：

• 为什么要用扰动函数？

答：扰动函数就是解决碰撞问题。若不使用扰动函数，则直接将key.hashCode()和下面的步骤2做与运算，则会有以下情景。

以初始长度16为例，16-1=15。2进制表示是00000000 00000000 00001111。和某散列值做“与”操作如下，结果就是截取了最低的四位值。

这样就算散列值分布再松散，要是只取最后几位的话，碰撞也会很严重。如果散列本身做得不好，分布上成等差数列的漏洞，恰好使最后几个低位呈现规律性重复，则碰撞会更严重。

• 扰动函数是怎么实现的？

答：由扰动函数源码可知，会有以下步骤：①使用key.hashCode()计算hash值并赋值给变量h；②将h向右移动16位；③将变量h和向右移16位的h做异或运算（二进制位相同为0，不同为1）。此时得到经过扰动函数后的hansh值。图解如下：

• 为什么要将key.hashCode()右移16位？

答：右移16位正好为32bit的一半，自己的高半区和低半区做异或，是为了混合原始哈希吗的高位和低位，来加大低位的随机性。而且混合后的低位掺杂了高位的部分特征，使高位的信息也被保留下来

 

2.与运算

static int indexFor(int h, int length){
     return h & (length - 1);
}

解读：

• 为什么要使用与运算？

答：若直接使用key.hashCode()计算出hash值，则范围为：-2147483648到2147483648，大约40亿的映射空间。若映射得比较均匀，是很难出现碰撞的。但是这么大范围无法放入内存中，况且HashMap的 初始容量为16。所以必须要进行与运算取模。