HashMap的数据结构(浅谈有与无)

全栈程序员站长

发布于 2022-07-25 21:39:42

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大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

HashMap数据结构浅谈

开篇语：hashmap作为一种非常重要的数据结构，无论是在理论学习中，还是实际开发中都会经常遇到。这里总结一下对于hashmap一些基础的知识点。

1、常见的数据结构

一般开发中常见的数据结构有数组、链表、树、及HashMap。

数组结构和链表结构的图形结构非常简单。本次主要讲解HashMap的结构，并结合着源码进行简要分析

2、HashMap

HashMap的结构图如下：

主要分为横向的数组和纵向的链表；数组保存的内存中的物理地址，对象的存放索引，纵向的链表保存的是对象的值。

首先看下hashmap的源码，理解下hash存储的过程：

public V put(K key, V value) {
    //hash方法是把一个对象散列成一个int值
	return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}



//这里为了更好的阐述，我假定数组的长度为16，key经过散列后的值为9
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    //Node为定义的一个链表结构
	Node<K,V>[] tab; 
	Node<K,V> p; 
	int n, i;
    //下面这个if这样写会更容易理解
	/*
	if (table == null || table.length ==0)
		table = resize();
	tab = table;
	n = tab.length;
	*/
	if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
	//下面这个if表示的是看tab[9]是否为空，可以这样写
	/*
		i = 15 & hash; // 1111 & 1001
		p = tab[9];
		if (p == null) {
			直接把该值放在此地址位上
		}else {
			如果该地址位已经有值了，
			就以链表的方式存放该Entry
		}
	*/
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

可以简要概括了，存放hashmap主要分为两步：

把key进行hash计算得到数组中的索引
把entry值存放到该位置，如果该位置没有值，则直接存放，如果有值则以链表的形式存放

那么现在可以理解为什么采用这种结构，主要解决的是散列冲突问题。

何为散列冲突，即两个或者以上的key经过hash函数计算之后得到同一个值。

3、注重点

因此到这里，我们可以从原理上理解如果重写Object的equals 方法的时候，也同时需要复写hashcode()。例如下面的测试，

@Data
@AllArgsConstructor
class Student {
    private String name;

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Student student = (Student) o;
        return this.name == student.getName();
    }

}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("zhangsan");
        Student student2 = new Student("zhangsan");
        System.out.println(student1.equals(student2));//true
        Map<Student,String> map = new HashMap<>();
        map.put(student1,"上海大学");

        System.out.println(map.get(student2));//null

    }
}

系统分析：首先key值虽然重写了equals方法，使他们逻辑上相等。但是在map存放的时候需要hash(Student)，而每个student的hashcode是不一样的。看如下源码。因此，我们犯了刻舟求剑同样的错误。

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

4、总结

本文只是对hashmap进行一个简要的分析，由于能力有限，水平一般，不正之处敬请指正。每篇博文都是作者学习之路的一篇结晶。

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原始发表：2022年4月1，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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