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接着上篇文章《HashMap加載因子爲何是0.75？轉化紅黑樹閾值爲8？》，我們繼續聊聊 HashMap 這個重要的數據結構。雖然它很簡單，可是每一次讀源碼，我都有不一樣的體會，固然惟一不變的是對 Doug Lea 大神的崇拜。
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在 JDK8 以後，對 HashMap 進行了重寫，最顯而易見的固然是引入了紅黑樹。由此而來，對它的哈希算法和尋址算法也作了必定的優化。程序員
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尋址算法面試
在插入和查找數據的時候，咱們會根據 key 獲得它對應的 hash 值，而後再根據這個 hash 值進行一系列計算，獲得元素在數組的下標位置，這個計算過程就是就是尋址算法。算法
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { if (first.hash == hash && // always check first node ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode) return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do { if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } while ((e = e.next) != null); } } return null; }
其中最關鍵的是下面這一行，它展現瞭如何經過計算好的 hash 值來獲得對應的哈希槽的位置：數組
first = tab[(n - 1) & hash])
你們第一個想法確定是經過模運算來計算，所以引出了下面的問題
bash
HashMap 中尋址算法爲何使用&（與運算），代替模運算？微信
咱們知道了一個 key 的 hash 值，用這個hash值跟數組長度取模，就能夠獲得下標位置，其中 n 是數組的長度：數據結構
（n - 1) & hash
若是使用與運算，其實該算法的結果和模運算的結果是相同的。
可是，對於現代的處理器來講，除法和求餘數（模運算）是最慢的動做。
根據數學公式：
a % b = （b-1） & a
當 b 是 2 的指數時，等式成立。你們應該記起來，HashMap 默認的長度必定是 2 的指數冪，因此這一個等式針對 HashMap 是永遠成立的。經過與運算，提升了運算的效率。
哈希算法
static final int hash(Object key) {
int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}
看完源代碼，第一次確定會被其中的異或運算和右移運算搞蒙，爲何要異或呢？爲何要移位？並且移位 16？
咱們分析一下：
首先，假設有一種狀況，若是數組長度 n=16，那麼根據尋址算法，也就是哈希值 和 15 這個數進行與運算
對象 A 的 hashCode 爲 1000 0100 0111 0001 0000 0111 1000 0000
n-1=15 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
對象 B 的 hashCode 爲 0111 0111 0011 1000 1010 0001 0100 0000
n-1=15 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
咱們會發現 A、B 和 15 這個數進行與運後，得出來的結果都是 0， 這樣的散列結果太讓人失望了。很明顯不是一個好的散列算法。
可是若是咱們將 hashCode 值右移 16 位，而後再進行異或運算（若是兩個數不一樣，結果爲1，相同爲0），這樣的話，就能避免咱們上面的狀況的發生。
對象A hashCode： 1000 0100 0111 0001 0000 0111 1000 0000
對象A hashCode右移16位： 0000 0000 0000 0000 1000 0100 0111 0001
異或運算： 1000 0100 0111 0001 1000 0011 1111 0001
n-1=15 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
與運算： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
對象B hashCode： 0111 0111 0011 1000 1010 0001 0100 0000
對象B hashCode右移16位： 0000 0000 0000 0000 0111 0111 0011 1000
異或運算： 0111 0111 0011 1000 1101 0110 0100 1000
n-1=15 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
與運算： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000
經過結果能夠看出來，這樣異或運算獲得結果，再和 n-1 與運算，獲得結果不一樣，避免了 hash 衝突。
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本文分享自微信公衆號 - 程序員大帝（kingcoding）。
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