HashMap—基本結構

前言

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       數組的特色是：尋址容易，插入和刪除困難，數組利用下標定位，時間複雜度爲O(1)，插入或刪除元素的時間複雜度O(n)。

       鏈表的特色是：尋址困難，插入和刪除容易，鏈表定位元素時間複雜度O(n)，插入或刪除元素的時間複雜度O(1)。

       那麼咱們能不能綜合二者的特性，作出一種尋址容易，插入刪除也容易的數據結構？

       HashMap是結合二者優點，這是一種折中的方案。（在java8中引入了紅黑樹，是對性能的更進一步優化）

 

HashMap內部結構

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HashMap其實是一個數組，數組裏面的每一個元素都是一個鏈表。每一個元素在經過put方法放入HashMap中的時候，要按照以下步驟進行：

1.根據該元素自身提供的hashcode計算出散列值，該散列值就是數組的下標

2.將新元素放入該數組位置的鏈表中

數組定義：

1. /**

2.      * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

3.      */

4. transient Entry[] table; 

      這是一個數組，transient關鍵字告訴咱們它不會參與序列化。既然是一個數組，總有數目上限，也就意味着若是存入HashMap的元素太多，致使數組大小不可以存放全部的鏈表的時候，數組大小必需要可以調整。

Entry是什麼類型？

 

 1 static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
 2         final K key;
 3         V value;
 4         Entry<K,V> next;
 5         final int hash;
 6 
 7         /**
 8          * Creates new entry.
 9          */
10         Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
11             value = v;
12             next = n;
13             key = k;
14             hash = h;
15         }
16         ....
17         public final boolean equals(Object o) {
18             if (!(o instanceof Map.Entry))
19                 return false;
20             Map.Entry e = (Map.Entry)o;
21             Object k1 = getKey();
22             Object k2 = e.getKey();
23             if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
24                 Object v1 = getValue();
25                 Object v2 = e.getValue();
26                 if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
27                     return true;
28             }
29             return false;
30         }
31 
32         public final int hashCode() {
33             return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
34                    (value==null ? 0 : value.hashCode());
35         }
36         ....

Entry部分源碼

 

這是一個HashMap類的內部靜態類。實現了Map.Entry接口。接受兩個模板參數K和V。key和hash一旦在構造函數中被初始化，就不可改變，而且因爲有next的存在，Entry能夠構成一個單向鏈表。

HashMap 包含以下幾個構造器：

1. HashMap()：構建一個初始容量爲 16，負載因子爲 0.75 的 HashMap。

2. ashMap(int initialCapacity)：構建一個初始容量爲 initialCapacity，負載因子爲 0.75 的 HashMap。

3. HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：以指定初始容量、指定的負載因子建立一個 HashMap。

HashMap的基礎構造器HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)帶有兩個參數，它們是初始容量initialCapacity和負載因子loadFactor。

負載因子loadFactor衡量的是一個散列表的空間的使用程度，負載因子越大表示散列表的裝填程度越高，反之愈小。對於使用鏈表法的散列表來講，查找一個元素的平均時間是O(1+a)，所以若是負載因子越大，對空間的利用更充分，然然後果是查找效率的下降；若是負載因子過小，那麼散列表的數據將過於稀疏，對空間形成嚴重浪費。

HashMap的實現中，經過threshold字段來判斷HashMap的最大容量：

threshold = (int)(capacity * loadFactor);

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，以下降實的負載因子。默認的的負際載因子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容量是原來容量的兩倍.

 

參考

http://www.codeceo.com/article/java-hashmap-learn.html

http://blog.csdn.net/csfreebird/article/details/7347026

http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/14/2499339.html