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HashMap實現原理簡析及實現的demo(一看就明白)

transient 獲取 img 超過 微軟 fault font isempty throw

HashMap底層就是一個數組結構,數組中的每一項又是一個鏈表。

jdk源碼:

 1   transient Node<K,V>[] table;
 2  static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
 3         final int hash;
 4         final K key;
 5         V value;
 6         Node<K,V> next;
 7 
 8         Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
9 this.hash = hash; 10 this.key = key; 11 this.value = value; 12 this.next = next; 13 } 14 //..... 15 }

table就是一個Node類的數組,而Node類繼承了Map.Entry<k,v>。每個 Map.Entry 其實就是一個鍵值對對,它還持有一個指向下一個元素的引用"next",這就構成了鏈表。如下圖:

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table數組的索引在邏輯上叫做“桶”(bucket),它存儲了鏈表的第一個元素

而key的hashcode()方法用來找到Entry對象所在的桶,也就是尋找index。當兩個key有相同的hash值,他們會被放在table數組的同一個桶裏面。

好了,直接看HashMap的工作原理:

HashMap基於hashing原理,我們通過put()和get()方法儲存和獲取對象。當我們將鍵值對傳遞給put()方法時,它調用鍵對象的hashCode()方法來計算hashcode,讓後找到bucket位置來儲存值對象。當獲取對象時,通過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對,然後返回值對象。HashMap使用鏈表來解決碰撞問題,當發生碰撞了,對象將會儲存在鏈表的下一個節點中。 HashMap在每個鏈表節點中儲存鍵值對對象。

當兩個不同的鍵對象的hashcode相同時會發生什麽? 它們會儲存在同一個bucket位置的鏈表中。鍵對象的equals()方法用來找到鍵值對。

實現demo:

 1 public class HashMapDemo<K, V> {
 2 
 3     private class Entry<K, V> {
 4         int hash;
 5         K key;
 6         V value;
 7         Entry<K, V> next;
 8  
 9         Entry(int hash, K key, V value, Entry<K, V> next) {
10             this.hash = hash;
11             this.key = key;
12             this.value = value;
13             this.next = next;
14         }
15     }
16  
17     private static final int DEFAULT_CAPACITY = 1 << 4;
18  
19     private Entry<K, V>[] table;
20  
21     private int capacity;
22  
23     private int size;
24  
25     public HashMapDemo() {
26         this(DEFAULT_CAPACITY);
27     }
28  
29     public HashMapDemo(int capacity) {
30         if (capacity < 0) {
31             throw new IllegalArgumentException();
32         } else {
33             table = new Entry[capacity];
34             size = 0;
35             this.capacity = capacity;
36         }
37     }
38  
39     public int size() {
40         return size;
41     }
42  
43     public boolean isEmpty() {
44         return size == 0 ? true : false;
45     }
46  
47     private int hash(K key) {
48         double tmp = key.hashCode() * (Math.pow(5, 0.5) - 1) / 2;
49         double digit = tmp - Math.floor(tmp);
50         return (int) Math.floor(digit * capacity);
51     }
52  
53     public void put(K key, V value) {
54         if (key == null) {
55             throw new IllegalArgumentException();
56         }
57         int hash = hash(key);
58         Entry<K, V> nEntry = new Entry<K, V>(hash, key, value, null);
59         Entry<K, V> entry = table[hash];
60         while (entry != null) {
61             if (entry.key.equals(key)) {
62                 entry.value = value;
63                 return;
64             }
65             entry = entry.next;
66         }
67         nEntry.next = table[hash];
68         table[hash] = nEntry;
69         size++;
70     }
71  
72     public V get(K key) {
73         if (key == null) {
74             throw new IllegalArgumentException();
75         }
76         int hash = hash(key);
77         Entry<K, V> entry = table[hash];
78         while (entry != null) {
79             if (entry.key.equals(key)) {
80                 return entry.value;
81             }
82             entry = entry.next;
83         }
84         return null;
85     }
86  
87     public static void main(String[] args) {
88         HashMapDemo<String, String> map = new HashMapDemo<String, String>();
89         map.put("1", "11");
90         map.put("1", "22");
91         map.put("3", "33");
92         System.out.println(map.get("1"));
93         System.out.println(map.get("3"));
94     }
95 
96 }

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面試小問:“如果HashMap的大小超過了負載因子(load factor)定義的容量,怎麽辦?”除非你真正知道HashMap的工作原理,否則你將回答不出這道題。默認的負載因子大小為0.75,也就是說,當一個map填滿了75%的bucket時候,和其它集合類(如ArrayList等)一樣,將會創建原來HashMap大小的兩倍的bucket數組,來重新調整map的大小,並將原來的對象放入新的bucket數組中。這個過程叫作rehashing,因為它調用hash方法找到新的bucket位置。

-------------------待完善

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