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  • HashMap与HashCode

    什么是hashcode 
        分析HashMap之前先介绍下什么Hashcode(散列码)。它是一个int,每个对象都会有一个hashcode,它在内存的存放位置是放在对象的头部(对象头部存放的信息有hashcode,指向Class的引用,和一些有关垃圾回收信息)。具体如何生成hashcode,这个相当复杂,由于我们的主题是“浅析”,所以不深入探讨。有个问题需要讲的是,如果在你的类中覆盖了Object的equals(Object)方法,那么你必须覆盖hashCode方法,不然,当你使用HashMap,HashSet,HashTable时会出现问题。具体原因下文会详细描述。 
    String类的hashcode 
        String类重写了Object类中的equals和hashCode方法,原因很简单,Object中的equals方法是指比较两个对象是不是指向同一个引用对象,而String类指需要比较内容相不相等就可以了。所以String覆盖了equals方法,同时覆盖了hashCode方法。这里需要提一下Object规范里规定:如果两个对象根据equals(Object)方式是相等的,那么这两个对象的hashCode一定要相等。 
    String中的hashcode算法很简单如下: 

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    1. for (int i = 0; i < len; i++) {  
    2.                 h = 31*h + val[off++];  
    3.             }  


    Val是一个char[],存放的是字符串的各个字符;Len是字符串长度;off从0开始;h从0开始。比如一个字符串“abc”(a的ascii码是97),它的hashcode算法是: 
    h = 31 * 0 + 97 ==> h = 97; 
    h = 31 * 97 + 98 ==> h = 3105; 
    h = 31 * 3105 + 99 ==> h = 96354; 
    所以“abc”的hashCode就是96354 
    存储方式 
        列表的存储方式是基于数组,如下图: 
    HashMap与HashCode  

        链表的存储方式是基于指针,如下图:(单向链表) 
    HashMap与HashCode  

        HashMap的存储方式是上面两种的结合,如下图: 
    HashMap与HashCode  

    HashMap的存取 
        HashMap的功能是通过“键(key)”能够快速的找到“值”。下面我们分析下HashMap存数据的基本流程: 
        1、 当调用put(key,value)时,首先获取key的hashcode,int hash = key.hashCode(); 
        2、 再把hash通过一下运算得到一个int h. 
    hash ^= (hash >>> 20) ^ (hash >>> 12); 
    int h = hash ^ (hash >>> 7) ^ (hash >>> 4); 
    为什么要经过这样的运算呢?这就是HashMap的高明之处。先看个例子,一个十进制数32768(二进制1000 0000 0000 0000),经过上述公式运算之后的结果是35080(二进制1000 1001 0000 1000)。看出来了吗?或许这样还看不出什么,再举个数字61440(二进制1111 0000 0000 0000),运算结果是65263(二进制1111 1110 1110 1111),现在应该很明显了,它的目的是让“1”变的均匀一点,散列的本意就是要尽量均匀分布。那这样有什么意义呢?看第3步。 
        3、 得到h之后,把h与HashMap的承载量(HashMap的默认承载量length是16,可以自动变长。在构造HashMap的时候也可以指定一个长度。这个承载量就是上图所描述的数组的长度。)进行逻辑与运算,即 h & (length-1),这样得到的结果就是一个比length小的正数,我们把这个值叫做index。其实这个index就是索引将要插入的值在数组中的位置。第2步那个算法的意义就是希望能够得出均匀的index,这是HashTable的改进,HashTable中的算法只是把key的hashcode与length相除取余,即hash % length,这样有可能会造成index分布不均匀。还有一点需要说明,HashMap的键可以为null,它的值是放在数组的第一个位置。 
        4、 我们用table[index]表示已经找到的元素需要存储的位置。先判断该位置上有没有元素(这个元素是HashMap内部定义的一个类Entity,基本结构它包含三个类,key,value和指向下一个Entity的next),没有的话就创建一个Entity<K,V>对象,在table[index]位置上插入,这样插入结束;如果有的话,通过链表的遍历方式去逐个遍历,看看有没有已经存在的key,有的话用新的value替换老的value;如果没有,则在table[index]插入该Entity,把原来在table[index]位置上的Entity赋值给新的Entity的next,这样插入结束。

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