手撸HashMap实现
前言
HashMap是Java中常用的集合，而且HashMap的一些思想，对于我们平时解决业务上的一些问题，在思路上有帮助，基于此，本篇博客将分析HashMap底层设计思想，并手写一个迷你版的HashMap！
对HashMap的思考
第一，如图所示，HashMap有3个要素：hash函数+数组+单链表
第二，对于hash函数而言，需要考虑些什么？
要快，对于给定的Key，要能够快速计算出在数组中的index。那么什么运算够快呢？显然是位运算！
要均匀分布，要较少碰撞。说白了，我们希望通过hash函数，让数据均匀分布在数组中，不希望大量数据发生碰撞，导致链表过长。那么怎么办到呢？也是利用位运算，通过对数据的二进制的位进行移动，让hash函数得到的数据散列开来，从而减低了碰撞的概率。
如果发生了碰撞怎么办？上面的图其实已经说明了JDK的HashMap是如何处理hash冲突的，就是通过单链表解决的。那么除了这个方法，还有其他思路么？比如说，如果发生冲突，那么记下这个冲突的位置为index，然后在加上固定步长，即index+step，找到这个位置，看一下是否仍然冲突，如果继续冲突，那么按照这个思路，继续加上固定步长。其实这就是所谓的线性探测来解决Hash冲突的方法！
通过写一个迷你版的HashMap来深刻理解
1.定义接口
package hashMapTest; /** * @ClassName: MyMap * @Description: 自定义Map接口,对外暴露快速存取的方法 * @author Kingram * @param <V> * @param <K> * @date 2018年8月3日 * */ public interface MyMap<K,V> { public V put(K k,V v); public V get(K k); interface Entry<K,V> { public K getKey(); public V getValue(); } }
2.接口的实现
package hashMapTest; import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * @ClassName: MyHashMap * @Description: 自定义HashMap * @author Kingram * @date 2018年8月3日 * */ public class MyHashMap<K, V> implements MyMap<K, V> { // 数组的默认初始化长度 private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 设置默认加载因子 private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; private int defaultInitSize; private float deaultLoadFactor; // Map当中entry的数量 private int entryUseSize; // 数组 private Entry<K, V>[] table = null; // 构造方法,这里使用到了"门面模式". // 这里的2个构造方法其实指向的是同一个,但是对外却暴露了两个"门面". public MyHashMap() { this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } public MyHashMap(int defaultInitialCapacity, float deaultLoadFactor) { if (defaultInitialCapacity < 0) { throw new IllegalArgumentException("参数有误" + defaultInitialCapacity); } if (deaultLoadFactor <= 0 || Float.isNaN(deaultLoadFactor)) { throw new IllegalArgumentException("参数有误" + deaultLoadFactor); } this.defaultInitSize = defaultInitialCapacity; this.deaultLoadFactor = deaultLoadFactor; table = new Entry[this.defaultInitSize]; } /** * * @ClassName: Entry * @Description: HashMap的内部类,HashMap的要素之一,单链表的体现就在这里! * @author Kingram * @date 2018年8月3日 * * @param <K> * @param <V> */ class Entry<K, V> implements MyMap.Entry<K, V> { private K key; private V value; private Entry<K, V> next; public Entry() { } public Entry(K key, V value, Entry<K, V> next) { this.key = key; this.value = value; this.next = next; } @Override public K getKey() { return key; } @Override public V getValue() { return value; } } /** * 第一，要考虑是否扩容？ * * HashMap中的Entry的数量（数组以及单链表中的所有Entry）是否达到加载因子限制的最大值？ * * 第二，如果扩容，意味着新生成一个Entry[]，不仅如此还得重新散列。 * * 第三，要根据Key计算出在Entry[]中的位置，定位后，如果Entry[]中的元素为null，那么可以放入其中，如果不为空，那么得遍历单链表， * 要么更新value，要么形成一个新的Entry“挤压”单链表！ */ @Override public V put(K k, V v) { V oldValue = null; // 判断是否需要扩容? // 扩容完毕 re肯定需要重新散列 if (entryUseSize >= defaultInitSize * deaultLoadFactor) { resize(2 * defaultInitSize); } // 得到HASH值,计算出数组的索引 int index = hash(k) & (defaultInitSize - 1); if (table[index] == null) {// 判断当前索引位置有没有元素,如果没有直接插入 table[index] = new Entry<K, V>(k, v, null); ++entryUseSize; } else {// 如果有元素就需要遍历链表 // 遍历链表 Entry<K, V> entry = table[index]; Entry<K, V> e = entry; while (e != null) { if (k == e.getKey() || k.equals(e.getKey())) { oldValue = e.value; e.value = v; return oldValue; } e = e.next; } table[index] = new Entry<K, V>(k, v, entry); ++entryUseSize; } return oldValue; } /** * * @Title: hash * @Description: hash函数,跟据Key计算出索引 * @param @param k * @param @return 参数 * @return int 返回类型 * @throws */ private int hash(K k) { int hashCode = k.hashCode(); hashCode ^= (hashCode >>> 20) ^ (hashCode >>> 12); return hashCode ^ (hashCode >>> 7) ^ (hashCode >>>4); } private void resize(int i) { Entry[] newTable = new Entry[i]; // 改变了数组的大小 defaultInitSize = i; entryUseSize = 0; rehash(newTable); } private void rehash(Entry<K,V>[] newTable) { // 得到原来老的Entry集合 注意遍历单链表 List<Entry<K,V>> entryList = new ArrayList<Entry<K,V>>(); for(Entry<K,V> entry : table) { if(entry != null) { do{ entryList.add(entry); entry = entry.next; }while(entry != null); } } // 覆盖旧的引用 if(newTable.length > 0) { table = newTable; } // 所谓的重新HASH就是重新PUT ENTRY到HASHMAP for(Entry<K,V> entry : entryList) { put(entry.getKey(),entry.getValue()); } } @Override public V get(K k) { int index = hash(k) & (defaultInitSize -1); if(table[index] == null) { return null; } else { Entry<K,V> entry = table[index]; do{ if(k == entry.getKey() || k.equals(entry.getKey())) { return entry.value; } entry = entry.next; }while(entry != null); } return null; } }
3.测试
package hashMapTest; /** * @ClassName: HashMapTest * @Description: 测试模拟HashMap的实现用例 * @author Kingram * @date 2018年8月3日 * */ public class HashMapTest { public static void main(String[] args) { MyMap<String,String> myMap = new MyHashMap<String,String>(); for(int i =0;i < 500;i++) { myMap.put("key"+i, "value"+i); } for(int i = 0;i < 500;i++) { System.out.println("key"+i+",value is:"+myMap.get("key"+i)); } } }
4.输出...嗯...亲测可用...
