HashMap的实现原理--链表散列

hashmap的扩容因子是0.75 原因 参考:HashMap默认加载因子为什么选择0.75?(阿里)

1.    HashMap概述

   HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。

2.    HashMap的数据结构

   在java编程语言中,最基本的结构就是两种,一个是数组,另外一个是模拟指针(引用),所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的,HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构,即数组和链表的结合体。这样的结构结合了链表在增删方面的高效和数组在寻址上的优势

hashmap结构:哈希表是由数组+链表组成的,数组的默认长度为16 ,注意 hashtable的数组的默认长度是11(可以自动变长。在构造HashMap的时候也可以指定一个长度),数组里每个元素存储的是一个链表的头结点。而组成链表的结点其实就是hashmap内部定义的一个类:Entity。Entity包含三个元素:key,value和指向下一个Entity的next

3.  HashMap的存取

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-1)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的存储--put:

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
int index = hash %( Entry[].length-1);
table[index] = value;//假定存储链表头结点的数组名为table

用table[index]表示通过hash值计算出来的、元素需要存储在数组中的位置。先判断该位置上有没有存有Entity,没有的话就创建一个Entity<k,v>对象,在该位置上插入,插入结束;如果有的话,通过链表的遍历方式去逐个遍历,通过equals方法将key和已有的key进行比较,看看有没有已经存在的key,有的话用新的value替换老的value;如果没有,则在table[index]插入该Entity,把原来在table[index]位置上的Entity赋值给新的 Entity的next,也即,新的Entity插入(put)的位置永远是在链表的最前面(百度面试),这样插入结束。 

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:table[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,table[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,table[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。

注:null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。

扩展:

按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同。

如果两个不同对象的hashcode相同,就称为冲突。冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。覆盖了equals方法之后一定要覆盖hashCode方法,原因很简单,比如,String a = new String(“abc”);String b = new String(“abc”);如果不覆盖hashCode的话,那么a和b的hashCode就会不同,把这两个类当做key存到HashMap中的话就 会出现问题,就会和key的唯一性相矛盾

 HashMap的读取--get:

先定位到数组元素,再遍历该元素处的链表

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;//显然,在寻找目标元素的时候,除了对比通过key计算出来的hash值,还会用双等或equals方法对key本身来进行比较,两者都为true时才会返回这个元素
        }
        return null;
}

 

遍历规则:如下:

 

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;

public class abc_test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub 
        
        Map<String,String> map=new HashMap<String,String>();
        map.put("1", "value1");
        map.put("2", "value2");
        map.put("3", "value3");
        map.put("4", "value4");
        

        //第一种:普通使用,二次取值
        System.out.println("\n通过Map.keySet遍历key和value:");  
        for(String key:map.keySet())
        {
         System.out.println("Key: "+key+" Value: "+map.get(key));
        }
        
        //第二种:推荐,尤其是容量大时  
        System.out.println("\n通过Map.entrySet遍历key和value");  
        for(Map.Entry<String, String> entry: map.entrySet())
        {
         System.out.println("Key: "+ entry.getKey()+ " Value: "+entry.getValue());
        }
        
        //第三种  
        System.out.println("\n通过Map.values()遍历所有的value,但不能遍历key");  
        for(String v:map.values())
        {
         System.out.println("The value is "+v);
        }
        
        
        //第四种
        System.out.println("\n通过Iterator 遍历Map.entrySet的key和value: ");  
        Iterator map1it=map.entrySet().iterator();
        while(map1it.hasNext())
        {
         Map.Entry<String, String> entry=(Entry<String, String>) map1it.next();
         System.out.println("Key: "+entry.getKey()+" Value: "+entry.getValue());
        }
        
        //第五种
        System.out.println("\n通过iterator 遍历Map.keySet的key和value: ");  
        Iterator keyIter=map.keySet().iterator();
        while(keyIter.hasNext())
        {
            String key=(String)keyIter.next();
             System.out.println("Key: "+key+" Value: "+map.get(key));
        }
        
        

    }
    
       private static void print(Collection<Person> set)
        {
            Iterator<Person> it = set.iterator();
            while (it.hasNext())
            {
                Person p = it.next();
                System.out.println(p.toString());
            }
        }

}

class test {
    
    public int d;
    public     String name;
    public int getD() {
        return d;
    }
    public void setD(int d) {
        this.d = d;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.equals(obj);
    }
    
    
    
    
}

 class Person
{
      public Person(String name, int age)
        {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        private String name;
        private int age;

        public String getName()
        {
            return name;
        }

        public void setName(String name)
        {
            this.name = name;
        }

        public int getAge()
        {
            return age;
        }

        public void setAge(int age)
        {
            this.age = age;
        }

        public String toString()
        {
            return "{" + name + ", " + age + "}";
        }

}

class joinDemo implements Runnable{
    
    
    

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        for(int i=0;i<10;i++){
            
            System.out.println("线程1第"+i+"次执行");
        }
        
    }
    
      
     
}

  结果为: 

通过Map.keySet遍历key和value:
Key: 1 Value: value1
Key: 2 Value: value2
Key: 3 Value: value3
Key: 4 Value: value4

通过Map.entrySet遍历key和value
Key: 1 Value: value1
Key: 2 Value: value2
Key: 3 Value: value3
Key: 4 Value: value4

通过Map.values()遍历所有的value,但不能遍历key
The value is value1
The value is value2
The value is value3
The value is value4

通过Iterator 遍历Map.entrySet的key和value: 
Key: 1 Value: value1
Key: 2 Value: value2
Key: 3 Value: value3
Key: 4 Value: value4

通过iterator 遍历Map.keySet的key和value: 
Key: 1 Value: value1
Key: 2 Value: value2
Key: 3 Value: value3
Key: 4 Value: value4

 

参考:遍历HashMap的四种方法

参考:HashMap的实现原理--链表散列

posted @ 2018-04-22 17:23  aspirant  阅读(11919)  评论(1编辑  收藏  举报