HashMap原理-白红宇

HashMap原理

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发布时间：2019-06-19

本文共 3249 字，大约阅读时间需要 10 分钟。

1.HashMap的数据结构

　　数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。那么我们能不能综合两者的特性，做出一种寻址容易，插入删除也容易的数据结构？答案是肯定的，这就是我们要提起的哈希表，哈希表有多种不同的实现方法，我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法，我们可以理解为“链表的数组” ，如图：

　　从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。

　　HashMap其实也是一个线性的数组实现的,所以可以理解为其存储数据的容器就是一个线性数组。这可能让我们很不解，一个线性的数组怎么实现按键值对来存取数据呢？这里HashMap有做一些处理。

　　1.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，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean，我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。

2.HashMap的存取实现

既然是线性数组，为什么能随机存取？这里HashMap用了一个小算法，大致是这样实现：

1 //存储时:2 int hash = key.hashCode();// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值3 int index = hash % Entry[].length;4 Entry[index] = value;5 6 //取值时:7 int hash = key.hashCode();8 int index = hash % Entry[].length;9 return Entry[index];

到这里我们轻松的理解了HashMap通过键值对实现存取的基本原理

3.疑问：如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同，会不会有覆盖的危险？

　　这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。打个比方，第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。到这里为止，HashMap的大致实现，我们应该已经清楚了。

　　当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现，这里也说一下。比如：Entry[]的长度一定后，随着map里面数据的越来越长，这样同一个index的链就会很长，会不会影响性能？HashMap里面设置一个因素（也称为因子），随着map的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度。

3.解决hash冲突的办法

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）

再哈希法

链地址法

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。

4.实现自己的HashMap

　　MapTest.java

1 package General; 2 import java.util.*; 3 public class MapTest { 4     public static void main(String[] args){ 5         Map
      
        staff=new HashMap<>(); 6         staff.put("144-25-5456",new Employee("Amy Lee")); 7         staff.put("567-24-2456",new Employee("Harry Hacker")); 8         staff.put("157-62-7935",new Employee("Gary Cooper")); 9         staff.put("465-62-5537",new Employee("Francesca Cruz"));10         11         //print all entries12         System.out.println(staff);13         14         //remove an entry15         staff.remove("567-24-2456");16         17         //replace an entry18         staff.put("456-62-5527",new Employee("Francesca Miller"));19         20         //look up a value21         System.out.println(staff.get("157-62-7935"));22         23         //iterate through all entries24         for(Map.Entry
       
        entry:staff.entrySet()){25                 String key=entry.getKey();26                 Employee value=entry.getValue();27                 System.out.println("Key="+key+", value="+value);28         }29     }30 }31 class Employee{32     private String name;33     public Employee(String n){34         name=n;35     }36     public String getName(){37         return name;38     }39 }

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1 {157-62-7935=Amy Lee, 2 567-24-2456=Harry Hacker, 3 144-25-5456=Gary Cooper, 4 465-62-5537=Francesca Cruz}5 Francesca Miller6 Key=157-62-7935, value=Amy Lee7 Key=144-25-5456, value=Harry Hacker8 Key=465-62-5537, value=Gary Cooper9 Key=456-62-5527, value=Francesca Cruz

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转载于:https://www.cnblogs.com/liuzhongfeng/p/5062618.html

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