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HashMap

时间:2016-07-07 17:07:02      阅读:250      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1 理解数组和链表的区别

  • 数组:数组存储区间是连续的,占用内存严重,故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小,为O(1);数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;
  • 链表:链表存储区间离散,占用内存比较宽松,故空间复杂度很小,但时间复杂度很大,达O(N)。链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易。

2 HashMap

  • 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。

3 哈希表

 拉链法(链表的数组)

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       如图所示: 哈希表是有数组+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规则存储到数组中呢.一般情况是通过hash(key)%length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

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      12%16=12,28%16=12,108%16=12,所以12,28,108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.这可能让我们很不了解,一个线性的数组怎么实现按键值来存取数据的.

      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我们就可以看出Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean,我们说HashMap的基础就是一个线性数组,这个数据就是Entry[],Map里面的内容都保存在Entry[]里面

transient Entry[] table;

3 HashMap的存取实现

       HashMap既然是线性数组,为什么能随机存取?

// 存储时:
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;
Entry[index] = value;

// 取值时:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];

      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。

1)put

public V put(K key, V value) {

        if (key == null)
            return putForNullKey(value); //null总是放在数组的第一个链表中
        int hash = hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        //遍历链表
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
                        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;

    }

 

void int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);     //如果size超过threshold,则扩充table大小。再散列
    if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
}

  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里面设置一个因子,随着map的size越来越大,Entry[]会以一定的规则加长长度。

2)get

 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;
        }
        return null;
}

 

3)null key的存取

null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。

   private V putForNullKey(V value) {
        for (Entry<K,V> e = null; e = e.next) {
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);
        return null;
    }
 
    private V getForNullKey() {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }

4)确定数组index:hashcode % table.length取模

HashMap存取时,都需要计算当前key应该对应Entry[]数组哪个元素,即计算数组下标;算法如下:

   /**
     * Returns index for hash code h.
     */
    static int int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }
 
按位取并,作用上相当于取模mod或者取余%。
这意味着数组下标相同,并不表示hashCode相同。
 

5)table初始大小

 
  public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        .....         // Find a power of 2 >= initialCapacity
        int capacity = 1;
       while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;
        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);
        new Entry[capacity];
        init();
    }
 

注意table初始大小并不是构造函数中的initialCapacity!!

而是 >= initialCapacity的2的n次幂!!!!

————为什么这么设计呢?——

 

3. 解决hash冲突的办法

 

  1. 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)
  2. 再哈希法
  3. 链地址法
  4. 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. 再散列rehash过程

 

当哈希表的容量超过默认容量时,必须调整table的大小。当容量已经达到最大可能值时,那么该方法就将容量调整到Integer.MAX_VALUE返回,这时,需要创建一张新表,将原表的映射到新表中。

 

   /**

 

     * Rehashes the contents of this map into a new array with a

 

     * larger capacity.  This method is called automatically when the

 

     * number of keys in this map reaches its threshold.

 

     *

 

     * If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not

 

     * resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.

 

     * This has the effect of preventing future calls.

 

     *

 

     * @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two;

 

     *        must be greater than current capacity unless current

 

     *        capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value

 

     *        is irrelevant).

 

     */

 

    void resize(int newCapacity) {

 

        Entry[] oldTable = table;

 

        int oldCapacity = oldTable.length;

 

        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

 

            threshold = Integer.MAX_VALUE;

 

            return;

 

        }

 

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

 

        transfer(newTable);

 

        table = newTable;

 

        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

 

    }

 

 

 

    /**

 

     * Transfers all entries from current table to newTable.

 

     */

 

    void transfer(Entry[] newTable) {

 

        Entry[] src = table;

 

        int newCapacity = newTable.length;

 

        for (int j = 0; j < src.length; j++) {

 

            Entry<K,V> e = src[j];

 

            if (e != null) {

 

                src[j] = null;

 

                do {

 

                    Entry<K,V> next = e.next;

 

                    //重新计算index

 

                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

 

                    e.next = newTable[i];

 

                    newTable[i] = e;

 

                    e = next;

 

                } while (e != null);

 

            }

 

        }

 

    }

 来源:http://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/14166593

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原文地址:http://www.cnblogs.com/gudulijia/p/5650562.html

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