Java集合中HashMap的实现原理
2015-11-29 20:56
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数据结构中实现数据存储的方式主要有:数组和链表
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;
2.
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。
3. 哈希表((Hash
table)
既满足了数据的查找方便,同时不占用太多的内容空间,使用也十分方便。我们可以理解为“链表的数组”:
HashMap的数据结构:
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我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean,
我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组,这个数组就是Entry[],Map里面的内容都保存在Entry[]里面。
null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素
HashMap随机存取的实现:
// 存储时:
int hash
= key.hashCode(); // 每个key的hashCode是一个固定的int值
int index
= hash % Entry[].length;//获得对应的索引值
Entry[index] = value;
// 取值时:
int hash
= key.hashCode();
int index
= hash % Entry[].length;
return Entry[index];
疑问:如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同,会不会有覆盖的危险?
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。
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threshold,随着map的size越来越大,Entry[]会以一定的规则加长长度
数组Entry[]的index的确定: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
再散列过程:
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。
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;
2.
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。
3. 哈希表((Hash
table)
既满足了数据的查找方便,同时不占用太多的内容空间,使用也十分方便。我们可以理解为“链表的数组”:
HashMap的数据结构:
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我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean,
我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组,这个数组就是Entry[],Map里面的内容都保存在Entry[]里面。
null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素
HashMap随机存取的实现:
// 存储时:
int hash
= key.hashCode(); // 每个key的hashCode是一个固定的int值
int index
= hash % Entry[].length;//获得对应的索引值
Entry[index] = value;
// 取值时:
int hash
= key.hashCode();
int index
= hash % Entry[].length;
return Entry[index];
疑问:如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同,会不会有覆盖的危险?
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。
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threshold,随着map的size越来越大,Entry[]会以一定的规则加长长度
数组Entry[]的index的确定: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
再散列过程:
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。
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