HashMap存储结构学习记录

Hash表Node[]存储结构图。

Hash表 Node[] 存储结构图

HashMap存储结构是由数组+链表组成的。

数组 ：数组的存储区是连续的，占用内存严重，故空间复杂度很大。但数组的二分查找时间度小；数组的特点：寻址容易，插入和删除困难

链表 ：链表的储存区离散，占用内存比较宽松，故空间复杂度很小，但时间复杂度大；链表的特点：寻址困难，插入和删除容易。

哈希表 Node[]中包含包含链表。HashMap综合了数组跟链表的优点。

1.分析存储结构，及如何解决hash冲突

先看下源码

jdk 1.8版本，用于存储数组对象为 Node[]，Node 实现了Map.Entry
老版本为Entry[]

···
 static class Node implements Map.Entry {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node next;
}
···


···
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node[] tab; Node p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;//计算坐标
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//如果此坐标未使用，直接存储在此位置
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {//否则使用链表存储
            Node e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;//覆盖
            else if (p instanceof TreeNode)//已经不是第一次Hash冲突了，在链表中新增
                e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {//首次hash冲突
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);//使用链表存储
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
···
    }

• 如何解决Hash冲突呢？
  Node类有一个next属性，作用是指向下一个Node。打个比方， 第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Node[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Node[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Node[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说Node[]数组中存储的是最后插入的数据

读取

有了上面存储的分析，读取这块就简单明了。
简单描述：根据计算坐标取出 哈希表中的指定元素。如果key匹配，则返回。否则继续判断是否是 TreenNode，是则遍历此链表，匹配key 并返回

    final Node getNode(int hash, Object key) {
        Node[] tab; Node 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)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;
    }

几个Map实现类对比总结

• HashMap

  • key 用 Set 存放，所以想做到 key 不允许重复，key 对应的类需要重写 hashCode 和 equals 方法
  • 允许空键和空值（但空键只有一个，且放在第一位，下面会介绍）
  • 元素是无序的，而且顺序会不定时改变（发生Hash冲突时，导致链表元素移动）
  • 插入、获取的时间复杂度基本是 O(1)（前提是有适当的哈希函数，让元素分 * 布在均匀的位置）
  • 遍历整个 Map 需要的时间与 桶(数组) 的长度成正比（因此初始化时 * HashMap 的容量不宜太大）

• TreeMap

  • 有序的

• LinkedHashMap

  • 结合 HashMap 和 TreeMap 的有点，有序的同时效率也不错，仅比 HashMap 慢一点

• 支持同步的几个Map

  • SynchronizedMap
  • ConcurrentHashMap
  • Hashtable

斟酌了以下，之所以没有在api上细扣，因为理解原理更重要，而且理解一种思维以后不容易忘，api的话今天做笔记，明天不忘后天也忘了，还不一定用得到。
兴趣使然，总之加油吧～

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参考博客：
https://blog.csdn.net/junchenbb0430/article/details/78643100
https://blog.csdn.net/liweizhong193516/article/details/77416073
https://blog.csdn.net/u011240877/article/details/53351188
https://blog.csdn.net/hwz2311245/article/details/51454686