动手实现hashmap

动手实现hashmap

引入问题

为什么需要hashmap?

我已经知道的数据结构：

• 数组
• 链表

数组的优点：

• 有数组下标，按下标查找快，
• 由于存储空间连续，插入删除慢
• 扩容不方便，容易造成空间浪费

链表的优点

• 传入链表节点，则插入删除快，O(1)
• 由于没有下标，必须按顺序遍历，按下标查找慢，O(n)
• 扩容方便

我们开始思考：有什么方式既能够具备数组的 快速查询 的优点又能融合链表 方便快捷的增加删除元素 的优势？

hashmap呼之欲出。

hashmap原理

HashMap的底层主要是基于 数组 和 链表 来实现的，它之所以有相当快的查询速度主要是因为它是通过计算 散列码 来决定存储的位置。HashMap中主要是通过key的 hashCode 来计算hash值的，只要hashCode相同，计算出来的hash值就一样。如果存储的对象对多了，就有可能不同的对象所算出来的hash值是相同的，这就出现了所谓的 hash冲突 。学过数据结构的同学都知道，解决hash冲突的方法有很多，HashMap底层是通过 链表 来解决hash冲突的。

从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点Bucket桶。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。

HashMap其实也是一个线性的数组实现的,所以可以理解为其存储数据的容器就是一个线性数组。这可能让我们很不解，一个线性的数组怎么实现按键值对来存取数据呢？这里HashMap有做一些处理。

　首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有 key , value, next，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean，我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。

HashMap其实就是一个Entry数组，Entry对象中包含了键和值，其中next也是一个Entry对象，它就是用来处理hash冲突的，形成一个链表。

测试

还得用JUnit测试

(12条消息) IDEA中添加junit4的三种方法（详细步骤操作）_gakki_200的博客-CSDN博客

Map.Entry接口

    public interface Entry<K, V> {
        K getKey();

        V getValue();

        V setValue(V var1);

        boolean equals(Object var1);

        int hashCode();

        static <K extends Comparable<? super K>, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByKey() {
            return (Comparator)((Serializable)((var0x, var1x) -> {
                return ((Comparable)var0x.getKey()).compareTo(var1x.getKey());
            }));
        }

        static <K, V extends Comparable<? super V>> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByValue() {
            return (Comparator)((Serializable)((var0x, var1x) -> {
                return ((Comparable)var0x.getValue()).compareTo(var1x.getValue());
            }));
        }

        static <K, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByKey(Comparator<? super K> var0) {
            Objects.requireNonNull(var0);
            return (Comparator)((Serializable)((var1x, var2x) -> {
                return var0.compare(var1x.getKey(), var2x.getKey());
            }));
        }

        static <K, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByValue(Comparator<? super V> var0) {
            Objects.requireNonNull(var0);
            return (Comparator)((Serializable)((var1x, var2x) -> {
                return var0.compare(var1x.getValue(), var2x.getValue());
            }));
        }
    }

hashmap为什么线程不安全

JDK1.7 中，由于多线程对HashMap进行扩容，调用了HashMap#transfer()，具体原因：某个线程执行过程中，被挂起，其他线程已经完成数据迁移，等CPU资源释放后被挂起的线程重新执行之前的逻辑，数据已经被改变，造成死循环、数据丢失。

本人自己实现的resize()方法：

    public void resize(){
        // get every entry in the old table
        Set<Entry<K, V>> entrySet = myEntrySet();
        // update length and threshold
        length*=2;
        threshold= (int) (length*LOAD_FACTOR);

        // 建个新表
        // 把键值对项按hash规则挂到合适的地方
        Entry<K,V>[] newTable = new Entry[length];
        for (Entry<K, V> entry:entrySet){
            entry.next=null;
            int index = indexFor(entry.key.hashCode());
            if (newTable[index]==null){
                newTable[index] = entry;
            }else {
                Entry<K,V> temp = newTable[index];
                while (temp.next!=null){
                    temp=temp.next;
                }
                temp.next=entry;
            }
        }
        // 更新 table
        table = newTable;
        newTable = null;
    }

hashmap hashtable concurrent hashmap 的关系

面试必备：HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap的原理与区别 - 猿人谷 - 博客园 (cnblogs.com)

联系：

都是 Map 接口的实现

都采用了 链表+数组 的实现方式

区别：

从线程安全角度

hashmap 线程不安全，没有锁机制

其他两个都是线程安全的

从键的角度

hashmap可以存储null键

其他两个都不可以