Dictionary（HashMap）的实现

时间：2016-03-28 16:51:37 阅读：295 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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　什么是哈希表？

　　哈希表（Hash table，也叫散列表），是根据key而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把key映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

为什么要了解字典类？

1.HashMap的性能最棒查找，添加，删除的时间复杂度都是常数。

Data Structure	Add	Find	Delete	GetByIndex
Array (T[])	O(n)	O(n)	O(n)	O(1)
Linked list (LinkedList<T>)	O(1)	O(n)	O(n)	O(n)
Resizable array list (List<T>)	O(1)	O(n)	O(n)	O(1)
Stack (Stack<T>)	O(1)	-	O(1)	-
Queue (Queue<T>)	O(1)	-	O(1)	-
Hash table (Dictionary<K,T>)	O(1)	O(1)	O(1)	-
Tree-based dictionary (SortedDictionary<K,T>)	O(log n)	O(log n)	O(log n)	-
Hash table based set (HashSet<T>)	O(1)	O(1)	O(1)	-
Tree based set (SortedSet<T>)	O(log n)	O(log n)	O(log n)	-

2.举一反三。HashSet是基于HashMap来实现的，操作很简单，更像是对HashMap做了一次“封装”，而且只使用了HashMap的key来实现各种特性（）

HashMap的原理？

　　哈希表的做法其实很简单，就是把key通过一个固定的算法函数即所谓的哈希函数转换成一个整型数字，然后就将该数字对数组长度进行取余，取余结果就当作数组的下标，将value存储在以该数字为下标的数组空间里。

而当使用哈希表进行查询的时候，就是再次使用哈希函数将key转换为对应的数组下标，并定位到该空间获取value，如此一来，就可以充分利用到数组的定位性能进行数据定位。

put方法：

public V put(K key, V value) {

// 处理key为null，HashMap允许key和value为null

if (key == null)

return putForNullKey(value);

// 得到key的哈希码

int hash = hash(key);

// 通过哈希码计算出bucketIndex

int i = indexFor(hash, table.length);

// 取出bucketIndex位置上的元素，并循环单链表，判断key是否已存在

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

Object k;

// 哈希码相同并且对象相同时

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

// 新值替换旧值，并返回旧值

V oldValue = e.value;

e.value = value;

e.recordAccess(this);

return oldValue;

}

// key不存在时，加入新元素

modCount++;

addEntry(hash, key, value, i);

return null;

}

　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”。

与其他集合的比较：

1.特点比较：

		有序否	允许元素重复否
Collection		否	是
List		是	是
Set	AbstractSet	否	否
	HashSet
	TreeSet	是（用二叉树排序）
Map	AbstractMap	否	使用key-value来映射和存储数据，Key必须惟一，value可以重复
	HashMap
	TreeMap	是（用二叉树排序）

2.HashMap与Hashtable的区别：

HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized（针对整张表的锁，性能不佳），HashMap可以可以接受null(HashMap可以接受为null的键值(key)和值(value)，而Hashtable则不行)。

3.由于HashMap不是线程安全的，在多线程环境中使用 ConcurrentHashMap。原因：其关键在于使用了锁分离技术， ConcurrentHashMap使用锁桶，默认将hash表分为16分桶，线程操作时锁定一个桶，这样，最多可以16个线程同时写入。大大提升并发性。而读方面，ConcurrentHashMap使用弱一致迭代器，当iterator被创建后数据改变时创新新的数据，完成后再将头指针替换为新数据。这保证了写的连续性和扩展性。

操作：

遍历：

Map map = new HashMap();
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
Object key = entry.getKey();
Object val = entry.getValue();

}

删除：

我们可以发现Dictionary在添加，删除元素按照如下方法进行：

通过Hash算法来计算到指定的Bucket上，碰撞到同一个Bucket槽上所有数据形成一个单链表

默认情况Entries槽中的数据按照添加顺序排列

删除的数据会形成一个 LinkedList的链表，添加数据的时候，优先向 LinkedList链表中添加数据， LinkedList为空则按照count依次排列。 HashMap在每个LinkedList节点中储存键值对对象。

参考：

http://developer.51cto.com/art/201507/485988.htm

http://kb.cnblogs.com/page/189480/

http://www.cnblogs.com/gaochundong/p/3813252.html

http://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/collections/generic/dictionary.cs,1020c75d4d9aae74

http://visualgo.net/