hashmap原理总结

HashMap的数据结构

哈希表-拉链法，我们可以理解为“链表的数组” ，如图：

首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有 key , value, next

HashMap的存取实现

初始：table初始大小是的2的初始容量次幂

   public HashMap( int initialCapacity,  float loadFactor) {

        .....

         int capacity = 1;

         while (capacity < initialCapacity)

            capacity <<= 1;                           //左移代表乘2，右移代表除2

         this. loadFactor = loadFactor;

         threshold = ( int)(capacity * loadFactor);

         table = new Entry[capacity];

        init();

    }

put

  public V put(K key, V value) {

         if (key ==  null)

             return putForNullKey(value);  //null总是放在数组的第一个链表中

         int hash =  hash(key.hashCode());

         int i =  indexFor(hash,  table. length);//找到在数组中的位置

         //遍历数组右侧链表

         for (Entry<K,V> e =  table[i]; e !=  null; e = e. next) {

            Object k;

             //如果key在链表中已存在，则替换为新value

             if (e. hash == hash && ((k = e. key) == key || key.equals(k))) {

                V oldValue = e. value;

                e. value = value;

                e.recordAccess( this);

                 return oldValue;

            }

        }

         modCount++;

         addEntry(hash, key, value, i);

         return  null;

    }

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);  //参数e, 是Entry.next

     //如果table数组的size超过threshold，则扩充table大小。再散列

     if ( size++ >=  threshold)

            resize(2 *  table. length);

}

HashMap里面设置一个因子，随着map的存储的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度。

get

  public V get(Object key) {

         if (key ==  null)

             return getForNullKey();

         int hash =  hash(key.hashCode());

         //先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表

         for (Entry<K,V> e =  table[ indexFor(hash,  table. length)];

             e !=  null;

             e = e. next) {

            Object k;

             if (e. hash == hash && ((k = e. key) == key || key.equals(k)))

                 return e. value;

        }

         return  null;

}

null key的存取

null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。HashMap是泛型类，key和value可以为任何类型，包括null类型。key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中，当然不一定是存放在头结点table[0]中。

    private V  putForNullKey(V value) {

         for (Entry<K,V> e =  table[0]; e !=  null; e = e. next) {

             if (e. key ==  null) {

                V oldValue = e. value;

                e. value = value;

                e.recordAccess( this);

                 return oldValue;

            }

        }

         modCount++;

        addEntry(0,  null, value, 0);

         return  null;

    }

     private V  getForNullKey() {

         for (Entry<K,V> e =  table[0]; e !=  null; e = e. next) {

             if (e. key ==  null)

                 return e. value;

        }

         return  null;

    }

hashMap为什么存储2的n次幂个空间？

确定数组index：hashcode % table.length取模，HashMap存取时，都需要计算当前key应该对应Entry[]数组哪个元素，即计算数组下标；算法如下：

    /**

     * Returns index for hashcode h.

     */

     static  int  indexFor( int  hashcode,  int length) {

         return  hashcode  & (length-1);

    }

只有全是1， hashcode 进行按位与才是最均匀的

HashMap是根据key的hash值决定key放到哪个桶中，通过hash&(length-1)公式计算得出，2的n次方一定是最高位1其它低位是0，这样减1的时候才能得到01111这样都是1的二进制。这样(n - 1) & hash的值是均匀分布的，可以减少hash冲突。

 

扩容

当hash数组中的元素个数超出了最大加载因子和容量的乘积时，要对hashMap进行扩容，扩容过程存在于hashmap的put方法中， 扩容过程始终以2次方增长 。

3. 解决hash冲突的办法

1. 开放定址法（线性探测再散列，二次探测再散列，伪随机探测再散列）
2. 再哈希法
3. 链地址法
4. 建立一个公共溢出区

Java中hashmap的解决办法就是采用的链地址法。

java8的性能改善

当链表长度太长（默认超过8）时，链表就转换为红黑树，利用红黑树快速增删改查的特点提高HashMap的性能

put方法

table变量：HashMap的底层数据结构，是Node类的实体数组，用于保存key-value对；
capacity：并不是一个成员变量，但却是一个必须要知道的概念，表示容量；
size变量：表示已存储的HashMap的key-value对的数量；
loadFactor变量：装载因子，用于衡量满的程度；
threshold变量：临界值，当超出该值时，表示table表示该扩容了；

threshold=capacity*loadFactor(默认是0.75)

当size>threshold则扩容

一. put方法

HashMap使用哈希算法得到数组中保存的位置，然后调用put方法将key-value对保存到table变量中。我们通过图来演示一下存储的过程。

resize原理

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