對HashMap的思考及手寫實(shí)現(xiàn)

作者：張豐哲
原文：https://www.jianshu.com/p/b638f19aeb64

對HashMap的思考

HashMap底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第一，如圖所示，HashMap有3個要素：hash函數(shù)+數(shù)組+單鏈表

第二，對于hash函數(shù)而言，需要考慮些什么？

要快，對于給定的Key，要能夠快速計(jì)算出在數(shù)組中的index。那么什么運(yùn)算夠快呢？顯然是位運(yùn)算！

要均勻分布，要較少碰撞。說白了，我們希望通過hash函數(shù)，讓數(shù)據(jù)均勻分布在數(shù)組中，不希望大量數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致鏈表過長。那么怎么辦到呢？也是利用位運(yùn)算，通過對數(shù)據(jù)的二進(jìn)制的位進(jìn)行移動，讓hash函數(shù)得到的數(shù)據(jù)散列開來，從而減低了碰撞的概率。

如果發(fā)生了碰撞怎么辦？上面的圖其實(shí)已經(jīng)說明了JDK的HashMap是如何處理hash沖突的，就是通過單鏈表解決的。那么除了這個方法，還有其他思路么？比如說，如果發(fā)生沖突，那么記下這個沖突的位置為index，然后在加上固定步長，即index+step，找到這個位置，看一下是否仍然沖突，如果繼續(xù)沖突，那么按照這個思路，繼續(xù)加上固定步長。其實(shí)這就是所謂的線性探測來解決Hash沖突的方法！

通過寫一個迷你版的HashMap來深刻理解

定義接口

接口

定義一個接口，對外暴露快速存取的方法。

注意MyMap接口內(nèi)部定義了一個內(nèi)部接口Entry。

接口實(shí)現(xiàn)

MyHashMap定義

HashMap的要素之一，就是數(shù)組，自然在這里，我們要定義數(shù)組，數(shù)組的初始化大小，還要考慮擴(kuò)容的閥值。

看MyHashMap的構(gòu)造

構(gòu)造方法

構(gòu)造方法有什么好說的呢？

仔細(xì)觀察下，你會發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這里使用到了“門面模式”。這里的2個構(gòu)造方法其實(shí)指向的是同一個，但是對外卻暴露了2個“門面”！

Entry

Entry

HashMap的要素之一，單鏈表的體現(xiàn)就在這里！

看put如何實(shí)現(xiàn)

put

第一，要考慮是否擴(kuò)容？

HashMap中的Entry的數(shù)量（數(shù)組以及單鏈表中的所有Entry）是否達(dá)到閥值？

第二，如果擴(kuò)容，意味著新生成一個Entry[]，不僅如此還得重新散列。

第三，要根據(jù)Key計(jì)算出在Entry[]中的位置，定位后，如果Entry[]中的元素為null，那么可以放入其中，如果不為空，那么得遍歷單鏈表，要么更新value，要么形成一個新的Entry“擠壓”單鏈表！

hash函數(shù)

MyHashMap提供的hash函數(shù)

JDK的HashMap提供的hash函數(shù)

我這里參考了JDK的HashMap的hash函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，這里也再次說明了：要想散列均勻，就得進(jìn)行二進(jìn)制的位運(yùn)算！

resize和rehash

resize/rehash

這里可以看出，對于HashMap而言，如果頻繁進(jìn)行resize/rehash操作，是會影響性能的。

resize/rehash的過程，就是數(shù)組變大，原來數(shù)組中的entry元素一個個的put到新數(shù)組的過程，需要注意的是一些狀態(tài)變量的改變。

get實(shí)現(xiàn)

get

get很簡單，只需要注意在遍歷單鏈表的過程中使用== or equals來判斷下即可。

Test測試

利用MyHashMap進(jìn)行存取

運(yùn)行結(jié)果

result

OK，一個迷你版的HashMap就寫好了，你學(xué)到了么？