java基础--HashMap解决hash冲突的方法

古城微笑少年丶 2022-05-30 07:25 267阅读 0赞

写的不错，记录下转载了，面试必问的。原文地址： [http://xiaolu123456.iteye.com/blog/1485349][http_xiaolu123456.iteye.com_blog_1485349]

在Java编程语言中，最基本的结构就是两种，一种是数组，一种是模拟指针(引用),所有的数据结构都可以用这两个基本结构构造，HashMap也一样。当程序试图将多个 key-value 放入 HashMap 中时，以如下代码片段为例：

HashMap<String,Object> m=new HashMap<String,Object>();   
m.put("a", "rrr1");   
m.put("b", "tt9");   
m.put("c", "tt8");   
m.put("d", "g7");   
m.put("e", "d6");   
m.put("f", "d4");   
m.put("g", "d4");   
m.put("h", "d3");   
m.put("i", "d2");   
m.put("j", "d1");   
m.put("k", "1");   
m.put("o", "2");   
m.put("p", "3");   
m.put("q", "4");   
m.put("r", "5");   
m.put("s", "6");   
m.put("t", "7");   
m.put("u", "8");   
m.put("v", "9");

HashMap 采用一种所谓的“Hash 算法”来决定每个元素的存储位置。当程序执行 map.put(String,Obect)方法 时，系统将调用String的 hashCode() 方法得到其 hashCode 值——每个 Java 对象都有 hashCode() 方法，都可通过该方法获得它的 hashCode 值。得到这个对象的 hashCode 值之后，系统会根据该 hashCode 值来决定该元素的存储位置。源码如下:

Java代码  ![收藏代码][icon_star.png]

1.     public V put(K key, V value) \{  
2.          if (key == null)  
3.              return putForNullKey(value);  
4.          int hash = hash(key.hashCode());  
5.          int i = indexFor(hash, table.length);  
6.          for (Entry<K,V> e = table\[i\]; e != null; e = e.next) \{  
7.              Object k;  
8.              //判断当前确定的索引位置是否存在相同hashcode和相同key的元素，如果存在相同的hashcode和相同的key的元素，那么新值覆盖原来的旧值，并返回旧值。  
9.              //如果存在相同的hashcode，那么他们确定的索引位置就相同，这时判断他们的key是否相同，如果不相同，这时就是产生了hash冲突。  
10.             //Hash冲突后，那么HashMap的单个bucket里存储的不是一个 Entry，而是一个 Entry 链。  
11.             //系统只能必须按顺序遍历每个 Entry，直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端（该 Entry 是最早放入该 bucket 中），  
12.             //那系统必须循环到最后才能找到该元素。  
13.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) \{  
14.                 V oldValue = e.value;  
15.                 e.value = value;  
16.                 return oldValue;  
17.             \}  
18.         \}  
19.         modCount++;  
20.         addEntry(hash, key, value, i);  
21.         return null;  
22.     \}  
23.

上面程序中用到了一个重要的内部接口：Map.Entry，每个 Map.Entry 其实就是一个 key-value 对。从上面程序中可以看出：当系统决定存储 HashMap 中的 key-value 对时，完全没有考虑 Entry 中的 value，仅仅只是根据 key 来计算并决定每个 Entry 的存储位置。这也说明了前面的结论：我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的存储位置之后，value 随之保存在那里即可.HashMap程序经过我改造，我故意的构造出了hash冲突现象，因为HashMap的初始大小16,但是我在hashmap里面放了超过16个元素，并且我屏蔽了它的resize()方法。不让它去扩容。这时HashMap的底层数组Entry\[\]   table结构如下:

![d37fe5d5-530d-3501-ab1c-69acc11c59aa.jpg][]

Hashmap里面的bucket出现了单链表的形式，散列表要解决的一个问题就是散列值的冲突问题，通常是两种方法：链表法和开放地址法。链表法就是将相同hash值的对象组织成一个链表放在hash值对应的槽位；开放地址法是通过一个探测算法，当某个槽位已经被占据的情况下继续查找下一个可以使用的槽位。java.util.HashMap采用的链表法的方式，链表是单向链表。形成单链表的核心代码如下：

Java代码  ![收藏代码][icon_star.png]

1.  void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) \{  
2.      Entry<K,V> e = table\[bucketIndex\];  
3.      table\[bucketIndex\] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);  
4.      if (size++ >= threshold)  
5.          resize(2 \* table.length);  
6.  bsp;

上面方法的代码很简单，但其中包含了一个设计：系统总是将新添加的 Entry 对象放入 table 数组的 bucketIndex 索引处——如果 bucketIndex 索引处已经有了一个 Entry 对象，那新添加的 Entry 对象指向原有的 Entry 对象（产生一个 Entry 链），如果 bucketIndex 索引处没有 Entry 对象，也就是上面程序代码的 e 变量是 null，也就是新放入的 Entry 对象指向 null，也就是没有产生 Entry 链。

HashMap里面没有出现hash冲突时，没有形成单链表时，hashmap查找元素很快,get()方法能够直接定位到元素，但是出现单链表后，单个bucket 里存储的不是一个 Entry，而是一个 Entry 链，系统只能必须按顺序遍历每个 Entry，直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端（该 Entry 是最早放入该 bucket 中），那系统必须循环到最后才能找到该元素。

当创建 HashMap 时，有一个默认的负载因子（load factor），其默认值为 0.75，这是时间和空间成本上一种折衷：增大负载因子可以减少 Hash 表（就是那个 Entry 数组）所占用的内存空间，但会增加查询数据的时间开销，而查询是最频繁的的操作（HashMap 的 get() 与 put() 方法都要用到查询）；减小负载因子会提高数据查询的性能，但会增加 Hash 表所占用的内存空间。

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