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HashMap

原則上,hashmap的插入和搜尋,複雜度都是1,是非常快速的跟你的容量大小通常是沒有直接關系的但是這是理想的情況。 這裡說的理想,是在你所存儲的對象的hashcode這個方法寫的非常有效的情況下。根據hash的原理,存放一個對象是根據他的hashcode來計算的,如果沒有哈希沖突,那麼他的存儲效率是最高,最完美的。 為什麼哈希沖突會使得效率下降呢? 具體來分析,假設一個對象O1,他的hashcode算出來是1,另一個對象是O2,hashcode算起來也是1. 先放入O1對象,這時候速度很快,根據hashcode計算出來這個對象應該在哪個位置存放,然後直接放進去。但是到了放O2的時候,根據hashcode計算的位址存放,發現之前已經有O1了,那麼顯然是不能放的,是以就要采取些措施,比如,再計算一次,然後配置設定存放的位址(如果沖突,将繼續,知道解決),一種最惡劣的情況下,很多很多的對象都存在hash沖突,那麼重要就變得存儲越來越慢。但是這個不是hashmap的責任,而是你的對象的hashcode方法沒有定義好,使得沖突頻繁 另外,哈希表為了避免這種沖突,會有一點優化。簡單的說,原本可以放100個資料的空間,當放到80個的時候,根據經驗,接下去沖突的可能性會更加高,就好比一個靶子上80%都是箭的時候你再射一箭出去,射中箭的可能性很大。是以就自動增加空間來減小沖突可能性。 80/100 = 0.8  這個0.8就是負載因子。 java中的hashmap的負載因子是0.75說了寫理論。說這個的原因是想解釋一下你的疑問“10000條的時候在搜尋的時候很快,那麼在多少條的時候可能導緻效率下降呢”。這個答案是肯定的,就是存儲的量跟存儲效率沒有直接的關系。 這頁是hash表這個資料結構的優勢所在 如果你覺得效率出現問題的時候,應該去關注一下你的存儲對象的hashcode方法寫的是否有問題 如果想更完美的解決效率問題,還可以手動指定hashmap的負載因子(用HashMap(int factor)這個構造方法),負載因子越低,沖突可能越小。但是犧牲的空間會相應增加

如果還是不能很好了解,可以先參看hash這個資料結構的特點,和JDK中HashMap的源代碼,以及注釋

學好java,資料結構是很重要的,了解原理的使用,跟生搬硬套的使用,不可同年而語 是以,去面試淘寶,騰訊,化為這種公司不會問你struts怎麼用,隻會問你struts怎麼寫。如同不會問你hashmap怎麼用,而會問你hashmap的設計理念,和實作原理

1.HashMap的資料結構

  數組的特點是:尋址容易,插入和删除困難;而連結清單的特點是:尋址困難,插入和删除容易。那麼我們能不能綜合兩者的特性,做出一種尋址容易,插入删除也容易的資料結構?答案是肯定的,這就是我們要提起的哈希表,哈希表有多種不同的實作方法,我接下來解釋的是最常用的一種方法—— 拉鍊法,我們可以了解為“連結清單的數組” ,如圖:

HashMap

  從上圖我們可以發現哈希表是由數組+連結清單組成的,一個長度為16的數組中,每個元素存儲的是一個連結清單的頭結點。那麼這些元素是按照什麼樣的規則 存儲到數組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得,也就是元素的key的哈希值對數組長度取模得到。比如上述哈希表 中,12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。是以12、28、108以及140都存儲在數組下标為12的位置。

  HashMap其實也是一個線性的數組實作的,是以可以了解為其存儲資料的容器就是一個線性數組。這可能讓我們很不解,一個線性的數組怎麼實作按鍵值對來存取資料呢?這裡HashMap有做一些處理。

  1.首先HashMap裡面實作一個靜态内部類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鍵值對實作的一個基礎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裡面的内容都儲存在Entry[]裡面。

2.HashMap的存取實作

     既然是線性數組,為什麼能随機存取?這裡HashMap用了一個小算法,大緻是這樣實作:

HashMap
//存儲時:
int hash = key.hashCode();// 這個hashCode方法這裡不詳述,隻要了解每個key的hash是一個固定的int值
int index = hash % Entry[].length;
Entry[index] = value;

//取值時:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];      
HashMap

到這裡我們輕松的了解了HashMap通過鍵值對實作存取的基本原理

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

  這裡HashMap裡面用到鍊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, 第一個鍵值對A進來,通過計算其key的hash得到的index=0,記做:Entry[0] = A。一會後又進來一個鍵值對B,通過計算其index也等于0,現在怎麼辦?HashMap會這樣做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又進來C,index也等于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三個鍵值對,他們通過next這個屬性連結在一起。是以疑問不用擔心。也就是說數組中存儲的是最後插入的元素。到這裡為止,HashMap的大緻實作,我們應該已經清楚了。

  當然HashMap裡面也包含一些優化方面的實作,這裡也說一下。比如:Entry[]的長度一定後,随着map裡面資料的越來越長,這樣同一 個index的鍊就會很長,會不會影響性能?HashMap裡面設定一個因素(也稱為因子),随着map的size越來越大,Entry[]會以一定的規 則加長長度。

3.解決hash沖突的辦法

  1. 開放定址法(線性探測再散列,二次探測再散列,僞随機探測再散列)
  2. 再哈希法
  3. 鍊位址法
  4. 建立一個公共溢出區

Java中hashmap的解決辦法就是采用的鍊位址法。

參考文獻:

1、http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/14/2499339.html

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