hashcode详解

一、hashcode是什么?

  • 哈希算法,是一类算法;
  • 哈希表(Hash Table)是一种数据结构;
  • 哈希函数,是支撑哈希表的一类函数;
  • Map是映射、地图的意思,在Java中Map表示一种把K映射到V的数据类型;
  • HashMap是Java中用哈希数据结构实现的Map;

    1、hash和hash表是什么?   

    想要知道这个hashcode,首先得知道hash,通过百度百科看一下

    Hash,一般翻译做“散列”,也有直接音译为“哈希”的,就是把任意长度的输入(又叫做预映射pre-image)通过散列算法变换成固定长度的输出,该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射,也就是,散列值的空间通常远小于输入的空间,不同的输入可能会散列成相同的输出,所以不可能从散列值来确定唯一的输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。            

  hash是一个函数,该函数中的实现就是一种算法,就是通过一系列的算法来得到一个hash值,这个时候,我们就需要知道另一个东西,hash表,通过hash算法得到的hash值就在这张hash表中,也就是说,hash表就是所有的hash值组成的,有很多种hash函数,也就代表着有很多种算法得到hash值,如上面截图的三种,等会我们就拿第一种来说。

  2、hashcode 

  有了前面的基础,这里讲解就简单了,hashcode就是通过hash函数得来的,通俗的说,就是通过某一种算法得到的,hashcode就是在hash表中有对应的位置。

  每个对象都有hashcode,对象的hashcode怎么得来的呢?

  首先一个对象肯定有物理地址,在别的博文中会hashcode说成是代表对象的地址,这里肯定会让读者形成误区,对象的物理地址跟这个hashcode地址不一样,hashcode代表对象的地址说的是对象在hash表中的位置,物理地址说的对象存放在内存中的地址,那么对象如何得到hashcode呢?通过对象的内部地址(也就是物理地址)转换成一个整数,然后该整数通过hash函数的算法就得到了hashcode,所以,hashcode是什么呢?就是在hash表中对应的位置。这里如果还不是很清楚的话,举个例子,hash表中有 hashcode为1、hashcode为2、(...)3、4、5、6、7、8这样八个位置,有一个对象A,A的物理地址转换为一个整数17(这是假如),就通过直接取余算法,17%8=1,那么A的hashcode就为1,且A就在hash表中1的位置。肯定会有其他疑问,接着看下面,这里只是举个例子来让你们知道什么是hashcode的意义。

ps

在Java中,哈希码代表了对象的一种特征,例如我们判断某两个字符串是否==,如果其哈希码相等,则这两个字符串是相等的。其次,哈希码是一种数据结构的算法。
常见的哈希码的算法有:
1:Object类的hashCode.返回对象的内存地址经过处理后的结构,由于每个对象的内存地址都不一样,所以哈希码也不一样。 2:String类的hashCode.根据String类包含的字符串的内容,根据一种特殊算法返回哈希码,只要字符串内容相同,返回的哈希码也相同。 3:Integer类,返回的哈希码就是Integer对象里所包含的那个整数的数值,例如Integer i1=new Integer(100),i1.hashCode的值就是100 。
由此可见,2个一样大小的Integer对象,返回的哈希码也一样。

二、hashcode有什么作用呢?

  前面说了这么多关于hash函数,和hashcode是怎么得来的,还有hashcode对应的是hash表中的位置,可能大家就有疑问,为什么hashcode不直接写物理地址呢,还要另外用一张hash表来代表对象的地址?接下来就告诉你hashcode的作用,

  1、HashCode的存在主要是为了查找的快捷性,HashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的(后半句说的用hashcode来代表对象就是在hash表中的位置)

  为什么hashcode就查找的更快,比如:我们有一个能存放1000个数这样大的内存中,在其中要存放1000个不一样的数字,用最笨的方法,就是存一个数字,就遍历一遍,看有没有相同得数,当存了900个数字,开始存901个数字的时候,就需要跟900个数字进行对比,这样就很麻烦,很是消耗时间,用hashcode来记录对象的位置,来看一下。hash表中有1、2、3、4、5、6、7、8个位置,存第一个数,hashcode为1,该数就放在hash表中1的位置,存到100个数字,hash表中8个位置会有很多数字了,1中可能有20个数字,存101个数字时,他先查hashcode值对应的位置,假设为1,那么就有20个数字和他的hashcode相同,他只需要跟这20个数字相比较(equals),如果每一个相同,那么就放在1这个位置,这样比较的次数就少了很多,实际上hash表中有很多位置,这里只是举例只有8个,所以比较的次数会让你觉得也挺多的,实际上,如果hash表很大,那么比较的次数就很少很少了。  通过对原始方法和使用hashcode方法进行对比,我们就知道了hashcode的作用,并且为什么要使用hashcode了

三、equals方法和hashcode的关系?

  通过前面这个例子,大概可以知道,先通过hashcode来比较,如果hashcode相等,那么就用equals方法来比较两个对象是否相等,用个例子说明:上面说的hash表中的8个位置,就好比8个桶,每个桶里能装很多的对象,对象A通过hash函数算法得到将它放到1号桶中,当然肯定有别的对象也会放到1号桶中,如果对象B也通过算法分到了1号桶,那么它如何识别桶中其他对象是否和它一样呢,这时候就需要equals方法来进行筛选了。

  1、如果两个对象equals相等,那么这两个对象的HashCode一定也相同

  2、如果两个对象的HashCode相同,不代表两个对象就相同,只能说明这两个对象在散列存储结构中,存放于同一个位置

  这两条你们就能够理解了。

四、为什么equals方法重写的话,建议也一起重写hashcode方法?

  (如果对象的equals方法被重写,那么对象的HashCode方法也尽量重写)

  举个例子,其实就明白了这个道理,

  比如:有个A类重写了equals方法,但是没有重写hashCode方法,看输出结果,对象a1和对象a2使用equals方法相等,按照上面的hashcode的用法,那么他们两个的hashcode肯定相等,但是这里由于没重写hashcode方法,他们两个hashcode并不一样,所以,我们在重写了equals方法后,尽量也重写了hashcode方法,通过一定的算法,使他们在equals相等时,也会有相同的hashcode值。

  实例:现在来看一下String的源码中的equals方法和hashcode方法。这个类就重写了这两个方法,现在为什么需要重写这两个方法了吧?

  equals方法:其实跟我上面写的那个例子是一样的原理,所以通过源码又知道了String的equals方法验证的是两个字符串的值是否一样。还有Double类也重写了这些方法。很多类有比较这类的,都重写了这两个方法,因为在所有类的父类Object中。equals的功能就是 “==”号的功能。你们还可以比较String对象的equals和==的区别啦。这里不再说明。

hashcode方法

 五、Hashmap的容量为什么是2的幂次

  首先来看一下hashmap的put方法的源码

public V put(K key, V value) {
        if (key == null)                
            return putForNullKey(value);     //将空key的Entry加入到table[0]中
        int hash = hash(key.hashCode());     //计算key.hashcode()的hash值,hash函数由hashmap自己实现
        int i = indexFor(hash, table.length);//获取将要存放的数组下标
        /*
         * for中的代码用于:当hash值相同且key相同的情况下,使用新值覆盖旧值(其实就是修改功能)
         */
        for (Entry<K, V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//注意:for循环在第一次执行时就会先判断条件
            Object k;
            //hash值相同且key相同的情况下,使用新值覆盖旧值
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                //e.recordAccess(this);
                return oldValue;//返回旧值
            }
        }
        
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);//增加一个新的Entry到table[i]
        return null;//如果没有与传入的key相等的Entry,就返回null
    }
/**
     * "按位与"来获取数组下标
     */
    static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length - 1);
    }

hashmap始终将自己的桶保持在2的n次方,这是为什么?indexFor这个方法解释了这个问题

大家都知道计算机里面位运算是基本运算,位运算的效率是远远高于取余%运算的

举个例子:2^n转换成二进制就是1+n个0,减1之后就是0+n个1,如16 -> 10000,15 -> 01111

那么根据&位运算的规则,都为1(真)时,才为1,那0≤运算后的结果≤15,假设h <= 15,那么运算后的结果就是h本身,h >15,运算后的结果就是最后四位二进制做&运算后的值,最终,就是%运算后的余数。

当容量一定是2^n时,h & (length - 1) == h % length

 

posted @ 2018-08-09 14:28  黄进广寒  阅读(748)  评论(0编辑  收藏  举报