對HashMap的思考及手寫實現

作者：張豐哲
原文：https://www.jianshu.com/p/b638f19aeb64

對HashMap的思考

HashMap底層數據結構

第一，如圖所示，HashMap有3個要素：hash函數+數組+單鏈表

第二，對于hash函數而言，需要考慮些什么？

要快，對于給定的Key，要能夠快速計算出在數組中的index。那么什么運算夠快呢？顯然是位運算！

要均勻分布，要較少碰撞。說白了，我們希望通過hash函數，讓數據均勻分布在數組中，不希望大量數據發生碰撞，導致鏈表過長。那么怎么辦到呢？也是利用位運算，通過對數據的二進制的位進行移動，讓hash函數得到的數據散列開來，從而減低了碰撞的概率。

如果發生了碰撞怎么辦？上面的圖其實已經說明了JDK的HashMap是如何處理hash沖突的，就是通過單鏈表解決的。那么除了這個方法，還有其他思路么？比如說，如果發生沖突，那么記下這個沖突的位置為index，然后在加上固定步長，即index+step，找到這個位置，看一下是否仍然沖突，如果繼續沖突，那么按照這個思路，繼續加上固定步長。其實這就是所謂的線性探測來解決Hash沖突的方法！

通過寫一個迷你版的HashMap來深刻理解

定義接口

接口

定義一個接口，對外暴露快速存取的方法。

注意MyMap接口內部定義了一個內部接口Entry。

接口實現

MyHashMap定義

HashMap的要素之一，就是數組，自然在這里，我們要定義數組，數組的初始化大小，還要考慮擴容的閥值。

看MyHashMap的構造

構造方法

構造方法有什么好說的呢？

仔細觀察下，你會發現，其實這里使用到了“門面模式”。這里的2個構造方法其實指向的是同一個，但是對外卻暴露了2個“門面”！

Entry

Entry

HashMap的要素之一，單鏈表的體現就在這里！

看put如何實現

put

第一，要考慮是否擴容？

HashMap中的Entry的數量（數組以及單鏈表中的所有Entry）是否達到閥值？

第二，如果擴容，意味著新生成一個Entry[]，不僅如此還得重新散列。

第三，要根據Key計算出在Entry[]中的位置，定位后，如果Entry[]中的元素為null，那么可以放入其中，如果不為空，那么得遍歷單鏈表，要么更新value，要么形成一個新的Entry“擠壓”單鏈表！

hash函數

MyHashMap提供的hash函數

JDK的HashMap提供的hash函數

我這里參考了JDK的HashMap的hash函數的實現，這里也再次說明了：要想散列均勻，就得進行二進制的位運算！

resize和rehash

resize/rehash

這里可以看出，對于HashMap而言，如果頻繁進行resize/rehash操作，是會影響性能的。

resize/rehash的過程，就是數組變大，原來數組中的entry元素一個個的put到新數組的過程，需要注意的是一些狀態變量的改變。

get實現

get

get很簡單，只需要注意在遍歷單鏈表的過程中使用== or equals來判斷下即可。

Test測試

利用MyHashMap進行存取

運行結果

result

OK，一個迷你版的HashMap就寫好了，你學到了么？