HashMap（HashSet）的实现

最新推荐文章于 2022-11-21 15:11:21 发布

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文章标签：数据结构与算法 java

原文链接：http://www.cnblogs.com/mtcnn/p/9421042.html

本文深入探讨了HashMap、HashSet及HashTable的工作原理及其内部结构。详细解析了HashMap如何通过Node数组实现快速访问，以及冲突链表的方式解决哈希冲突。同时介绍了HashSet如何基于HashMap实现，并对比了HashMap与TreeMap的不同之处。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

0. HashMap（TreeMAP）、HashSet、HashTable 的关系

HashMap 的底层则维护着 Node<K, V>[] table; 一个一维数组用于快速访问（只在初次使用时进行初始化，当需要扩容时，When allocated, length is always a power of two.）

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;          // 此处的 hash 相当于 bucket
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;          // 每个节点均链接着一个链表；

在调用 get 方法返回该 key 对应的 value 时，先根据 key 对应的 hash 找到 bucket

if ( (tab = table) != null && 
        (n = tab.length) > 0 && 
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) 
{
    if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                return first;      // 找到直接返回
            }
            // 否则遍历其链表
    if ( (e = first.next) != null) {
        do {
            ....
        } while ((e = e.next) != null);
    } 
}

HashMap 在解决冲突时，采用的是冲突链表（Separate chaining with linked lists）的方式；
HashSet 与 HashMap 有着相同的实现，HashSet 底层维护着一个 HashMap 对象，通过适配器模式是对 HashMap 的进一步封装（限制）
HashMap实现了Map接口，允许放入null元素，除该类未实现同步外，其余跟Hashtable大致相同
与 TreeMap 相比，TreeMap 是有序的；

1. HashMap 的实现

有两个参数可以影响HashMap的性能：初始容量（inital capacity）和负载系数（load factor，也叫装填因子）。初始容量指定了初始table的大小，负载系数用来指定自动扩容的临界值。
- 当entry的数量（size）超过capacity*load_factor时，容器将自动扩容并重新哈希。
hashCode() 与 equals() 方法：
- hashCode()方法决定了对象会被放到哪个bucket里，当多个对象的哈希值冲突时，equals()方法决定了这些对象是否是“同一个对象”

2. 散列（hash）的一些细节

如果 hashCode 是负数会怎样？负索引可不是你想要的。因此，一个改进的哈希公式会移出符号位（符号为同 0 相与），然后再用取模（即 %）运算符计算剩余部分。

(123  & 0x7FFFFFFF) % 20 = 3
(456 & 0x7FFFFFFF) % 20 = 16

references

Java HashSet和HashMap源码剖析

转载于:https://www.cnblogs.com/mtcnn/p/9421042.html