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HashMap理解

2020-10-21 00:25:24 後端開發

hashCode() 和equals() 方法的重要性體現在什么地方?

Java中的HashMap使用hashCode()和equals()方法設定值,根據鍵獲取值的時候也會用到這兩個方法,

  • 怎樣設定的值?

    • hashCode()獲得 hash值,而hash值用來確定hashmap中內部 Node陣列的下標,
    • 之后通過比較hash值與該下標處的key的hash值是不是相等,并使用equals方法比較兩個物件是否相同
      • 如果hash和equals 都相等的話,說明兩個鍵是等價的
      • 如果只有hash值相等的話,此時是 hash沖突了,需要用鏈地址法解決
      • (這里可以引出,如果只修改了equals方法的話而沒有修改hash方法,是不行的,兩個物件可能equals相等,但是由于沒有重寫hash方法,有可能導致hash不同,放入元素的key是hash1,取元素的key是hash2,雖然兩個key的equals重寫之后是相等的,但是key的hash沒有重寫,所以會取不出來)

    來看原始碼:

    1 (前導)hash方法呼叫key的hashCode()方法(如果key的hashCode()方法沒有重寫的話,就是用的Object的hashCode()方法)

        static final int hash(Object key) {
            int h;
            return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
        }
    

    2 當往HashMap中存入一個值的時候,呼叫的其實是下面這個方法,預先計算了hash(key)

        public V put(K key, V value) {
            return putVal(hash(key), key, value, false, true);
        }
    

    3 比較 hash(通過hashCode()方法得到)是否相同 和 比較 equals()是否相等,依據情況存入值

       final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) {
            // 如果陣列為空的話,進行初始化
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
            // 通過 (hash值和陣列長度-1) 得到key的下標,
            if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                // 如果該下標處的值為空存入元素
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
            else {
                Node<K,V> e; K k;
                // 通過比較hash值和判斷equals是否相等,如果相等覆寫該值
                if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;
                else if (p instanceof TreeNode)
                    ...
                else {
                    // HashMap采用的是鏈定址法
                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                        // 一般情況下,如果鏈表的下一個是空的話,就插入到下一個中
                        if ((e = p.next) == null) {
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                treeifyBin(tab, hash);
                            break;
                        }
                        // 如果鏈表中間存在相同的鍵,就覆寫該值,并跳出回圈
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            break;
                        p = e;
                    }
                }
    

Java中的HashMap的作業原理是什么?

HashMap采用的是 陣列+鏈定址法 ,HashMap的內部中有一個叫做Node的內部類,HashMap其實就是維護了這個Node內部類陣列 Node<K,V>[],通過hashCode()方法得到hash址,然后通過和 陣列長度-1 做位運算 存入陣列的下標值,

  • 如果該下標值處的位置沒有值,就填入該位置

  • 如果有值了,就比較 hash值是否相同和 equals()是否相等,相等就可以覆寫該值

  • 否則將遞回到該處的鏈表的最末尾(中間有相等的也可以覆寫)

什么是hashmap?

hashmap是一個散串列,存盤的內容是 鍵值對(key-value)映射,

  • HashMap 繼承于AbstractMap,實作了Map、Cloneable、java.io.Serializable介面,

hashmap 是執行緒不安全的,所以它的內部有一個 modCount 變數,表示修改次數,其它執行緒可能會修改hashmap的結構(洗掉、增加),而此執行緒在迭代此時就會拋出 ConcurrentModifiedException,

初始容量大小是16,加載因子是0.75,也就是說在map到達12的時候,會擴容到兩倍

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

使用的是通過類似于陣列下標的方式查找、洗掉、更新元素等操作,非常高效,但是,當hash的沖突比較多的時候,那么一個陣列下標處有多個元素,此時java中的hashmap使用的是鏈定址法,就是陣列+鏈表,發生hash沖突的時候,就在該下標處的鏈表末尾添加(如果中間有相等的鍵,就會覆寫)

如何構造一致性 哈希演算法,

???

Object作為HashMap的key的話,對Object有什么要求嗎?

要求Object中hashcode不能變,

簡單的說就是 Object的equals方法和hashCode方法需要滿足一致性要求,而Object的equals方法是比較兩個物件的地址,而 hashCode則是 C/C++的原生方法(也是獲取記憶體地址值),

兩者剛好對應,hashcode改變了就可能和equals對應不上,

解釋

HashMap中是同時通過 hahsCode() 方法 和 equals() 方法確定 key位置的

而 Object的 equals方法比較的是兩個變數的記憶體地址是否相同

    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

Object 的 hashCode是原生方法

    public native int hashCode();

hashCode方法的一致約定要求
(1)、 在java應用的一次執行程序中,對于同一個物件的hashCode方法的多次呼叫,他們應該回傳同樣的值(前提是該物件的資訊沒有發生變化);
(2)、對于兩個物件來說,如果使用equals方法比較回傳true,那么這兩個物件的hashCode值一定是相同的;
(3) 對于兩個物件來說,如果使用equals方法回傳false,那么這兩個物件的hashCode值不要求一定不同(可以相同,可以不同),但是如果不同則可以提高應用的性能,
(4)、 對于Object類來說,不同Object物件的hashCode值是不同的(Object類的hashcode值表示的是物件的地址),

hashset 存的數是有序的嗎?

hashset 是無序的

為什么HashMap的長度一定是 2 的次冪

通過原始碼,我們可以發現每次擴容的時候,如果沒有超過最大容量的話,每次 newCap都會 << 1 (增加兩倍)

        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }

HashMap是通過 hash值 和 陣列長度 - 1 的 &運算 得到陣列下標的,這樣可以很好的將資料分散開,而每次擴容的時候,

而 (n - 1) & hash 這個操作如果在n為2的N次冪的情況下是等同于 hash % n 取余數的值,

        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
         // 計算陣列下標 i = 陣列長度 & 哈希值
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

重寫equals方法的時候,為什么需要重寫hashCode方法

因為,如果不重寫hashCode方法,那么在獲取物件的hash值的時候,會默認使用Object類的hashCode()方法,

而 HashMap()中需要通過 hashCode() 和 equals 方法 設定鍵值對 或者 根據鍵獲取值,

只重寫了其中的一個的話,無法保證 hashCode方法的一致約定要求

  • 在java應用的一次執行程序中,對于同一個物件的hashCode方法的多次呼叫,他們應該回傳同樣的值(前提是該物件的資訊沒有發生變化);
  • 對于兩個物件來說,如果使用equals方法比較回傳true,那么這兩個物件的hashCode值一定是相同的;
  • 對于兩個物件來說,如果使用equals方法回傳false,那么這兩個物件的hashCode值不要求一定不同(可以相同,可以不同),但是如果不同則可以提高應用的性能,
  • 對于Object類來說,不同Object物件的hashCode值是不同的(Object類的hashcode值表示的是物件的地址),

參考資料: HashMap實作原理及原始碼分析

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/183048.html

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