HashMap的底層實現以及解決hash值衝突的方式

class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>

• HashMap  put()
• HashMap  get()

1.put()

　　HashMap put()方法源碼以下：

 public V put(K key, V value) {  
        if (key == null)  
            return putForNullKey(value);  
        int hash = hash(key.hashCode());  
        int i = indexFor(hash, table.length);  
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
            Object k;  
            //判斷當前肯定的索引位置是否存在相同hashcode和相同key的元素，若是存在相同的hashcode和相同的key的元素，那麼新值覆蓋原來的舊值，並返回舊值。  
            //若是存在相同的hashcode，那麼他們肯定的索引位置就相同，這時判斷他們的key是否相同，若是不相同，這時就是產生了hash衝突。  
            //Hash衝突後，那麼HashMap的單個bucket裏存儲的不是一個 Entry，而是一個 Entry 鏈。  
            //系統只能必須按順序遍歷每一個 Entry，直到找到想搜索的 Entry 爲止——若是剛好要搜索的 Entry 位於該 Entry 鏈的最末端（該 Entry 是最先放入該 bucket 中），  
            //那系統必須循環到最後才能找到該元素。  
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
                V oldValue = e.value;  
                e.value = value;  
                return oldValue;  
            }  
        }  
        modCount++;  
        addEntry(hash, key, value, i);  
        return null;  
    }  

　　hash值衝突是發生在put()時，從源碼能夠看出，hash值是經過hash(key.hashCode())來獲取的，當put的元素愈來愈多時，不免或出現不一樣的key產生相同的hash值問題，也便是hash衝突，當拿到一個hash值，經過indexFor(hash, table.length)獲取數組下標，先查詢是否存在該hash值，若不存在，則直接以Entry<V,V>的方式存放在數組中，若存在，則再對比key是否相同,若hash值和key都相同，則替換value，若hash值相同，key不相同，則造成一個單鏈表，將hash值相同，key不一樣的元素以Entry<V,V>的方式存放在鏈表中，這樣就解決了hash衝突，這種方法叫作分離鏈表法，與之相似的方法還有一種叫作 開放定址法，開放定址法師採用線性探測（從相同hash值開始，繼續尋找下一個可用的槽位）hashMap是數組，長度雖然能夠擴大，但用線性探測法去查詢槽位查不到時怎麼辦？所以hashMap採用了分離鏈表法。

2.get()

　　

    public V get(Object key) {   
       if (key == null)   
           return getForNullKey();   
       int hash = hash(key.hashCode());   
       for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];   
           e != null;   
           e = e.next) {   
           Object k;   
           if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))   
                return e.value;   
        }   
        return null;   
    } 

　　有了上面存儲時的hash算法做爲基礎，理解起來這段代碼就很容易了。從上面的源代碼中能夠看出：從HashMap中get元素時，首先計算key的hashCode，找到數組中對應位置的某一元素，而後經過key的equals方法在對應位置的鏈表中找到須要的元素。

　　當hashMap沒出現hash衝突時，沒有造成單向鏈表，get方法可以直接定位到元素，可是，出現衝突後，造成了單向鏈表，bucket裏存放的再也不是一個entry對象，而是一個entry對象鏈，系統只能順序的遍歷每一個entry直到找到想要搜索的entry爲止，這時，問題就來了，若是剛好要搜索的entry位於該entry鏈的最末端，那循環必需要進行到最後一步才能找到元素，此時涉及到一個負載因子的概念，hashMap默認的負載因子爲0.75，這是考慮到存儲空間和查詢時間上成本的一個折中值，增大負載因子，能夠減小hash表（就是那個entry數組）所佔用的內空間，但會增長查詢數據的時間開銷，而查詢是最頻繁的操做（put()和get()都用到查詢）；減少負載因子，會提升查詢時間，但會增長hash表所佔的內存空間。

　　結合負載因子的定義公式可知，threshold就是在此loadFactor和capacity對應下容許的最大元素數目，超過這個數目就從新resize，以下降實際的負載因子。默認的的負載因子0.75是對空間和時間效率的一個平衡選擇。當容量超出此最大容量時， resize後的HashMap容量是容量的兩倍：

3.hashMap數組擴容

　　當HashMap中的元素愈來愈多的時候，hash衝突的概率也就愈來愈高，由於數組的長度是固定的。因此爲了提升查詢的效率，就要對HashMap的數組進行擴容，數組擴容這個操做也會出如今ArrayList中，這是一個經常使用的操做，而在HashMap數組擴容以後，最消耗性能的點就出現了：原數組中的數據必須從新計算其在新數組中的位置，並放進去，這就是resize。

 　　那麼HashMap何時進行擴容呢？當HashMap中的元素個數超過數組大小*loadFactor時，就會進行數組擴容，loadFactor的默認值爲0.75，這是一個折中的取值。也就是說，默認狀況下，數組大小爲16，那麼當HashMap中元素個數超過16*0.75=12的時候，就把數組的大小擴展爲 2*16=32，即擴大一倍，而後從新計算每一個元素在數組中的位置，擴容是須要進行數組複製的，複製數組是很是消耗性能的操做，因此若是咱們已經預知HashMap中元素的個數，那麼預設元素的個數可以有效的提升HashMap的性能。

有關負載因子的概念 參考：https://www.cnblogs.com/yesiamhere/p/6653135.html