漫畫：什麼是HashMap__java

轉載自 玻璃貓 程式員小灰

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眾所周知，HashMap是一個用於儲存Key-Value索引值對的集合，每一個索引值對也叫做Entry。這些個索引值對（Entry）分散儲存在一個數組當中，這個數組就是HashMap的主幹。

HashMap數組每一個元素的初始值都是Null。

對於HashMap，我們最常使用的是兩個方法：Get 和 Put。

1.Put方法的原理

調用Put方法的時候發生了什麼呢。

比如調用 hashMap.put("apple", 0) ，插入一個Key為“apple"的元素。這時候我們需要利用一個雜湊函數來確定Entry的插入位置（index）：

index =  Hash（“apple”）

假定最後計算出的index是2，那麼結果如下：

但是，因為HashMap的長度是有限的，當插入的Entry越來越多時，再完美的Hash函數也難免會出現index衝突的情況。比如下面這樣：

這時候該怎麼辦呢。我們可以利用鏈表來解決。

HashMap數組的每一個元素不止是一個Entry對象，也是一個鏈表的前端節點。每一個Entry對象通過Next指標指向它的下一個Entry節點。當新來的Entry映射到衝突的數組位置時，只需要插入到對應的鏈表即可：

需要注意的是，新來的Entry節點插入鏈表時，使用的是“頭插法”。至於為什麼不插入鏈表尾部，後面會有解釋。

2.Get方法的原理

使用Get方法根據Key來尋找Value的時候，發生了什麼呢。

首先會把輸入的Key做一次Hash映射，得到對應的index：

index =  Hash（“apple”）

由於剛才所說的Hash衝突，同一個位置有可能匹配到多個Entry，這時候就需要順著對應鏈表的前端節點，一個一個向下來尋找。假設我們要尋找的Key是“apple”：

第一步，我們查看的是前端節點Entry6，Entry6的Key是banana，顯然不是我們要找的結果。

第二步，我們查看的是Next節點Entry1，Entry1的Key是apple，正是我們要找的結果。

之所以把Entry6放在前端節點，是因為HashMap的發明者認為，後插入的Entry被尋找的可能性更大。

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之前說過，從Key映射到HashMap數組的對應位置，會用到一個Hash函數：

index =  Hash（“apple”）

如何?一個盡量均勻分布的Hash函數呢。我們通過利用Key的HashCode值來做某種運算。

index =  HashCode（Key） % Length ?

如何進行位元運算呢。有如下的公式（Length是HashMap的長度）：

index =  HashCode（Key） &  （Length - 1） 

下面我們以值為“book”的Key來示範整個過程：

1.計算book的hashcode，結果為十進位的3029737，二進位的101110001110101110 1001。

2.假定HashMap長度是預設的16，計算Length-1的結果為十進位的15，二進位的1111。

3.把以上兩個結果做與運算，101110001110101110 1001 & 1111 = 1001，十進位是9，所以 index=9。

可以說，Hash演算法最終得到的index結果，完全取決於Key的Hashcode值的最後幾位。

假設HashMap的長度是10，重複剛才的運算步驟：

單獨看這個結果，表面上並沒有問題。我們再來嘗試一個新的HashCode  1011100011101011101011 ：

讓我們再換一個HashCode 101110001110101110 1111 試試  ：