数据结构专题（三）—— 散列（Hashtable与HashMap）

ゝ一世哀愁。 2022-03-19 04:28 177阅读 0赞

散列函数hash又可以音译成哈希函数，被广泛使用在加密认证，并且散列表能够提供高效率的插入查找操作，通过利用空间换取时间的方式来提高性能。所以散列的缺点也就是占用计算机的存储空间比较大，这也就告诫工程师们在开发中要善于思考，针对特定的问题使用合适的数据结构进行处理。

本章的目的就是结合Java语言来展现哈希函数的使用。

关于散列，Java的集合框架里就有很多关于散列的元素，其中比较重要的三类就是HashMap，Hashtable以及HashSet了。

面试中会有以下几类问题：

## **1. HashMap与Hashtable的异同点** ##

## **2. 处理哈希碰撞冲突的主要方法** ##

## **3. 什么是一致性哈希** ##

## **4. HashMap与Hashtable的遍历** ##

接下来就让我们一起研究Java中散列的知识点。

## **1. HashMap与Hashtable的异同点** ##

相同点：

（1）存储的方式是通过数组与链表进行存储，并且采用链地址法去处理冲突

（2）都实现了Map<K,V>, Cloneable, Serializable接口

不同点：

（1）HashTable是最先被开发出来的，HashMap则是后期被开发，可以说HashMap更为先进

（2）HashTable继承于Dictionary，HashMap继承于AbstractMap

（3）HashMap可以接受null的键，null的值，而HashTable是不接受任何null的

（4）通过分析在hashMap与HashTable的源代码我们可以发现hashTable中的方法都是带有synchronized关键字，这也就表明HashTable是线程安全的，多个线程可以同时使用一个HashTable。因为HashMap的方法上没有synchronized，这也就说明是线程不安全的，所以后来的Java开发引入了新的开发包java.util.concurrent中的concurrentHashMap，从而可以支持线程安全的HashMap。

（5）扩容方式不一样，初始存储空间大小也不一样。

HashMap内部数组初始容量为16，使用空间达到75%时开始进行扩容操作，扩容方式为 原容量\*2

HashTable的内部数组初始容量为11，使用空间达到75%时开始进行扩容操作，扩容方式为 原容量\*2+1

## **2. 处理哈希碰撞冲突的主要方法** ##

**开放定址法：**放弃已经被占用的存储位置，去寻找新的存储位，这里面的难点就在于设计一种合理的寻找算法，寻找的方式也分为多种：线性探测，平方探测与双散列探测。其中双散列探测的结果随机性更加大，也就意味着发生冲突的可能性相对来说比较小

**链地址法：**将所有hash后存储地址相同的元素组成一个链表，所以基本的操作都是在链表结构上进行。

## **3.一致性哈希** ##

关于一致性hash请参见这个网址 https://zhuanlan.zhihu.com/p/34985026

## **4. hashMap与hashtable的遍历** ##

关于使用，第一步需要明白的是如何输入存储与输出存储结果。

（1）输入存储

HashTable：

Hashtable<Integer, String> ht = new Hashtable<Integer, String>();
    
        ht.put(1, "w");
        ht.put(2, "z");
        ht.put(3, "c");
        ht.put(4, "s");
        ht.put(5, "p");
        ht.put(6, "a");
        ht.put(7, "s");
        ht.put(8, "e");

HashMap：

Map<Integer, String> hm = new HashMap<Integer, String>();
    
        hm.put(1, "w");
        hm.put(2, "z");
        hm.put(3, "c");

可以发现hashMap与hashtable的使用方式有相似之处。

（2）输出存储的结果

这里涉及到一个迭代器的概念，为了更好的处理集合中的元素，Java创造了一个对象，该对象提供了一系列的对集合的操作方法，比如向集合中删除和增加元素，这个对象就是**Iterator**（迭代器）

由于迭代器对象以内部类的形式存在于每个集合类的内部，所以新建迭代器对象不使用new关键字。

那么若想要遍历集合元素，迭代器提供了一些高效的遍历手段，样例代码如下：

Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = ht.entrySet().iterator();
    
    while(it.hasNext()) {
        Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
        int num = entry.getKey();
        String letter = entry.getValue();
        System.out.println("key:" + num + " " + "value:" + letter);
    }