HashMap原理，hashmap的實現原理

HashMap原理，hashmap的實現原理
1.HashMap的資料結構

　　數組的特點是：定址容易，插入和刪除困難；而鏈表的特點是：定址困難，插入和刪除容易。那麼我們能不能綜合兩者的特性，做出一種定址容易，插入刪除也容易的資料結構？答案是肯定的，這就是我們要提起的雜湊表，雜湊表有多種不同的實現方法，我接下來解釋的是最常用的一種方法—— 拉鏈法，我們可以理解為“鏈表的數組” ，

　　從我們可以發現雜湊表是由數組+鏈表組成的，一個長度為16的數組中，每個元素儲存的是一個鏈表的頭結點。那麼這些元素是按照什麼樣的規則儲存到數組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得，也就是元素的key的雜湊值對數組長度模數得到。比如上述雜湊表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都儲存在數組下標為12的位置。

　　HashMap其實也是一個線性數組實現的,所以可以理解為其儲存資料的容器就是一個線性數組。這可能讓我們很不解，一個線性數組怎麼實現按索引值對來存取資料呢？這裡HashMap有做一些處理。

　　1.首先HashMap裡面實現一個靜態內部類Entry，其重要的屬性有 key , value, next，從屬性key,value我們就能很明顯的看出來Entry就是HashMap索引值對實現的一個基礎bean，我們上面說到HashMap的基礎就是一個線性數組，這個數組就是Entry[]，Map裡面的內容都儲存在Entry[]裡面。

2.HashMap的存取實現

     既然是線性數組，為什麼能隨機存取？這裡HashMap用了一個小演算法，大致是這樣實現：

1 //儲存時:2 int hash = key.hashCode();// 這個hashCode方法這裡不詳述,只要理解每個key的hash是一個固定的int值3 int index = hash % Entry[].length;4 Entry[index] = value;5 6 //取值時:7 int hash = key.hashCode();8 int index = hash % Entry[].length;9 return Entry[index];

到這裡我們輕鬆的理解了HashMap通過索引值對實現存取的基本原理

    3.疑問：如果兩個key通過hash%Entry[].length得到的index相同，會不會有覆蓋的危險？

　　這裡HashMap裡面用到鏈式資料結構的一個概念。上面我們提到過Entry類裡面有一個next屬性，作用是指向下一個Entry。打個比方， 第一個索引值對A進來，通過計算其key的hash得到的index=0，記做:Entry[0] = A。一會後又進來一個索引值對B，通過計算其index也等於0，現在怎麼辦？HashMap會這樣做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又進來C,index也等於0,那麼C.next = B,Entry[0] = C；這樣我們發現index=0的地方其實存取了A,B,C三個索引值對,他們通過next這個屬性連結在一起。所以疑問不用擔心。也就是說數組中儲存的是最後插入的元素。到這裡為止，HashMap的大致實現，我們應該已經清楚了。

　　當然HashMap裡面也包含一些最佳化方面的實現，這裡也說一下。比如：Entry[]的長度一定後，隨著map裡面資料的越來越長，這樣同一個index的鏈就會很長，會不會影響效能？HashMap裡面設定一個因素（也稱為因子），隨著map的size越來越大，Entry[]會以一定的規則加長長度。

3.解決hash衝突的辦法

Java中hashmap的解決辦法就是採用的鏈地址法。

4.實現自己的HashMap

　　MapTest.java

1 package General; 2 import java.util.*; 3 public class MapTest { 4 public static void main(String[] args){ 5 Map<String,Employee> staff=new HashMap<>(); 6 staff.put("144-25-5456",new Employee("Amy Lee")); 7 staff.put("567-24-2456",new Employee("Harry Hacker")); 8 staff.put("157-62-7935",new Employee("Gary Cooper")); 9 staff.put("465-62-5537",new Employee("Francesca Cruz"));10 11 //print all entries12 System.out.println(staff);13 14 //remove an entry15 staff.remove("567-24-2456");16 17 //replace an entry18 staff.put("456-62-5527",new Employee("Francesca Miller"));19 20 //look up a value21 System.out.println(staff.get("157-62-7935"));22 23 //iterate through all entries24 for(Map.Entry<String, Employee>entry:staff.entrySet()){25 String key=entry.getKey();26 Employee value=entry.getValue();27 System.out.println("Key="+key+", value="+value);28 }29 }30 }31 class Employee{32 private String name;33 public Employee(String n){34 name=n;35 }36 public String getName(){37 return name;38 }39 }View Code1 {157-62-7935=Amy Lee, 2 567-24-2456=Harry Hacker, 3 144-25-5456=Gary Cooper, 4 465-62-5537=Francesca Cruz}5 Francesca Miller6 Key=157-62-7935, value=Amy Lee7 Key=144-25-5456, value=Harry Hacker8 Key=465-62-5537, value=Gary Cooper9 Key=456-62-5527, value=Francesca CruzView Code