HashMap 如何计算 hash 值？

HashMap 如何计算 hash 值？

这段代码是 HashMap 中用于计算哈希值的 hash() 方法。它的主要作用是对键（key）的原始哈希码进行二次处理，以减少哈希冲突的概率。

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

1. 输入：任意对象 key（允许为 null）。
2. 输出：计算后的哈希值（int 类型）。
3. 逻辑：
   • 如果 key 为 null，直接返回 0（这是为了支持 null 键）。
   • 否则：
     1. 调用 key.hashCode() 获取原始哈希值 h。
     2. 将 h 无符号右移 16 位（即 h >>> 16），得到高 16 位的值。
     3. 将原始哈希值 h 与右移后的值进行 异或（XOR） 操作，得到最终哈希值。

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为什么需要这样设计？

1. 问题背景

• 当哈希表较小时（如容量为 16），键的哈希值通过取模运算（hash & (tableSize - 1)）确定存储位置。若键的哈希值仅在高位不同（例如 Float 键的哈希码），而低位相同，会导致这些键被映射到同一位置，引发冲突。
• 例如：Float 键 1.0 和 2.0 的哈希码分别为 0x3F800000 和 0x40000000。在表大小为 16 时，计算索引为 hash & 15，两者的低位均为 0，导致冲突。

2. 解决方案

• 通过 h ^ (h >>> 16)，将哈希值的高 16 位信息“混合”到低 16 位中。这样在计算索引时（hash & (tableSize - 1)），高位的信息也能参与运算，从而减少冲突。

3. 为什么用 XOR？

• XOR 操作能均匀分布比特变化（比加法或乘法更简单且高效）。
• 右移 16 位是为了让高位信息影响低位，同时保留部分原始哈希值的特性。

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例子

假设 key.hashCode() 为 0x12345678，tableSize = 16：

1. 原始哈希值：00010010 00110100 01010110 01111000（0x12345678）。
2. 右移 16 位：00000000 00000000 00010010 00110100（0x00001234）。
3. 异或结果：
   00010010 00110100 01010110 01111000 (h)
   ^
00000000 00000000 00010010 00110100 (h >>> 16)
   =
00010010 00110100 01000100 01001100（0x1234444C）。
4. 计算索引：0x1234444C & 15 = 0xC & 0xF = 12。

如果没有混合高位，原始哈希的索引是 0x78 & 15 = 8，而混合后变为 12，避免了某些冲突。

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总结

这段代码通过简单的位运算（XOR + 右移）将哈希值的高位信息扩散到低位，从而在哈希表大小是 2 的幂时减少冲突概率，同时保持高效性。