java容器HashMap原理

1、为什么需要HashMap

前面我们说了ArrayList和LinkedList,它们对容器内的对象都能实现增、删、改、查、遍历等操作，

并且对应不同的情况，我们可以选择不同的List,用以提高效率。从功能上来说，这个容器已经设计得很好了，

为什么我们还要HashMap呢？接下来，让我们细细地分析：

在程序中，我们最常用的动作就是存数据和取数据，存数据就是把数据存起来（包括插入数据和增加数据），

取数据就是找到我们存进去的数据（查找数据），下面从这两个方面来分析一下ArrayList和LinkedList的问题。

• ArrayList在增加数据和按下标获取数据效率高。
• LinkedList在插入数据和删除数据方面效率比较高。

提出问题：能不能有一种容器能在它存数据的时候很快，查找数据的时候也很快呢？

新的需求：事物之间都是有关联的。ArrayList是靠下标来关联数据的，这种关联太单一了，

无法完美的适应OO编程环境，面向对象编程就是要把世间万物都用对象包装起来，

我们把这些对象都只与数字（0、1、2）关联起来，也太单调了，也太没有颜色了。

世间是多彩的，基于这种情况，我们就提出：

能不能使其他的事物也与我们的对象关联起来呢？（比如说，我们用汽车牌号码关联汽车，用身份证号码关联人）

当然同时满足上面提出的条件（能不能有一种容器能在它存数据的时候很快，查找数据的时候也很快呢？），

那就非常完美了。

程序袁的回答：是的，我们能过设计出这种容器，他将马上风靡全球。

2、HashMap实现原理

先看看下面这两张图

表1这是HashMap的两种存储模式表二

下面解释这两种表存储对象的原理

首先理解两个概念：

• hashcode(散列码)：现在只需要知道hashcode是返回一个整数。

后面会单独用一章具体解析hashcoed和equal的问题，以及怎么写hashcode和equal的。

• equal（相等）：现在只需要知道equal在两个逻辑上面相等的对象的时候返回true,

例如：new student(1,"aa");和new student(1,"aa")是两个相等的对象，如果用object里面的equal来判断

这两个对象结果是不相等的。

存储数据的分析：

现在有以下几个对象：

a=newnew student(1,"aa"); b=new student(4,"aa"); 

c=new student(2,"aa");d=new student(1,"aa")

现在假设a对象的hashcode是5，b的hashcode是17，假设 c的hashcode是10，，

因为一些规则的原因（在hashcode这一章会重点解析）,d的hashcode必须是5；接下来我们就对

这些数据进行存储。先对表一进行存储：int index=hashcode()%12--------这个12是值这个表的大小。

先存a,那么a对象放在5这个位置，接下来存b，此时经过int index=hashcode()%12，

也会存储到5这个位置，但是此时此刻，5这个位置已经有数据了，，接下来判断这个a对象

跟b对象是否相等，现在是不想等，那我们就把这个b对象放到右边这个非常小的格子里面的第一个格子，

接下来存储c对象，把c放在10这个地方，再接下来存储d,经过计算吗，d会存储到5这个位置，

但是此时此刻，5这个位置已经有数据了，接下来判断这个a对象跟b对象是否相等，现在是相等，

那我们就把d这个对象替换掉原来a的对象。

存储结果如下图：

注意5这个位置的元素的替换

接下来对表二的存储方式进行分析：公式也是一样的int index=hashcode()%12，先存a,那么a对象放在5这个位置，

接下来存b，此时经过int index=hashcode()%12，也会存储到5这个位置，但是此时此刻，

5这个位置已经有数据了，接下来判断这个a对象跟b对象是否相等，现在是不想等，

那我们就把这个b对象放在5这个位置接在a的对象后面，接下来存储c对象，把c放在10这个地方，

再接下来存储d,经过计算吗，d会存储到5这个位置，但是此时此刻，5这个位置已经有数据了，

接下来是遍历5这一条链路的数据，看看是否有相等的对象，现在找到a这个对象是相等的，

那我们就把d这个对象替换掉原来a的对象。存储结果如下图。

注意5这个位置a和d的替换

查找数据的分析：

以上是存储对象时的分析，接下来是查找对象的分析，（以下分析是针对表一进行分析的）现在我要查找三个对象，

x=newnew student(1,"aa"), y=newnew student(3,"aa"),z=new student(4,"aa"),

由相等的对象必须有相同的hashcode这个条件的限制（先不管为什么有这个霸道的条件，后面会解析），

我们可知x的hashcode的为5，z的hashcode为17，y的hashcode我们就随便取一个，假设为10，

（为什么不同的对象会有相同的hashcode?这样行吗？合理吗？后面会解析）。接下来我们就来查找对象了。

先查找x，经过int index=hashcode()%12计算，是第5格，此时有数据，接下来判断这两个对象是否相等，

此时相等，那么我们就找到了这个对象。接下来查找y,经过int index=hashcode()%12计算是第10个，

此时有数据，接下来判断这两个对象是否相等，此时不相等，然后就到右边那个

非常小的格子里面一个一个的判断是否相等，我们遍历一遍后，发现没有相等的，此时我们得出结论，没有这个数据，

再接下来找z,经过int index=hashcode()%12计算是第10个，此时有数据，接下来判断这两个对象是否相等，此时不相等，

然后就到右边那个非常小的格子里面一个一个的判断是否相等，在遍历的时候，

我们发现第一个就是相等的，那我们就找到了这个数据。

 

3、总结HashMap的主要特点

• 如果我们不知道下标，相比ArrayList和LinkedList，hashMap有具有非常快的查找能力
• hashMap不仅能够形成键值对，这个是一个非常好的关系