java中hashmap容器实现查找O(1)时间复杂度的思考

我一直有个疑问，为什么hashmap能够实现O(1)的查找复杂度。。纵使其存储了一些键值对<key,value>，那也只能保证你找到了key值之后，能够在O(1)事件内查询到value值。。而我的疑问是，怎么保证key值的查找也在O(1)事件内完成。而这也是整个hashmap中最关键的问题。

一、理解：

通过阅读jdk的源码，我对该问题的理解如下：

我们知道hashmap在存储键值对时借助了“数组+链表”的方式。

我们对一个键值对的查询，是分为四步的。

1. 先根据key值计算出hash值以及h值（h值是java实现中处理得到的更优的index索引值）
2. 查找table数组中的h位置，得到相应的键值对链表
3. 根据key值，遍历键值对链表，找到相应的键值对，
4. 从键值对中取出value值。

只有以上四步都能在O(1)时间内完成，hashmap才能拥有O(1)的时间复杂度。易知，步骤1（计算）、步骤2（数组的查找）和步骤4（从键值对中取value值）都可以在O(1)时间内完成。那么，步骤3中链表的长度决定了整个hashmap容器的查找效率，这也是hashmap容器设计的关键。必须采用优秀的hash算法以减少“冲突”，使得链表的长度尽可能短，理想状态下链表长度都为1。

二、结论：

1. hashmap容器O(1)的查找时间复杂度只是其理想的状态，而这种理想状态需要由java设计者去保证
2. 在由设计者保证了链表长度尽可能短的前提下，由于利用了数组结构，使得key的查找在O(1)时间内完成
3. 可以将hashmap分成两部分来看待，hash和map。map只是实现了键值对的存储，也就是以上查询步骤的第4步。而其整个O(1)的查找复杂度很大程度上是由hash来保证的。
4. hashmap对hash的使用体现出一些设计哲学，如：通过key.hashCode()将普通的object对象转换为int值，从而可以将其视为数组下标，利用数组O(1)的查找性能。