对HashMap迭代的理解

对程序中有如下代码

指定HashMap的键值对key是字符串，value是整数类型

 HashMap<String ,Integer> maps=new HashMap<String,Integer>();     maps.put("name",520);     maps.put("age",24);     maps.put("nima",55);          Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet=maps.entrySet();

//用增强for循环方式迭代取出键值对的具体值         for(Map.Entry<String,Integer> entry:entrySet){         System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());         }         

输出的结果如下

age:24name:520nima:55

通过对JDK文档的了解HashMap实现了Map的接口

public class HashMap<K,V>    extends AbstractMap<K,V>    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

Map集合有一个方法，返回值是Set<Map.Entry<K, V>>

Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

HashMap实现了这个方法，返回值是Set<Map.Entry<K, V>>

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {return entrySet0();    }    private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {        Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;        return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());    }

Map.Entry<K,V>是一个接口，里面有方法

接下来说明一下对HashMap 的理解

    要理解HashMap是什么，首先要明白它的数据结构，在java编程中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另一个是模拟指针（也就是引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的，HashMap一样。HashMap是一个数组和链表的结合体，这在数据结构中一般称为链表散列，如下图所示

从图中可以分析道HashMap就是一个数组结构，当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组，接下来看看java代码

static class Entry<K,V> inplements Map.Entry<K,V>{

    final K key;

    V value;

   final int hash;

   Entry<K,V> next;

 ......................................

}

上面的entry就是数组中的元素，它持有一个指向下一个元素的引用，就构成了链表。

当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key和value的值得到这个元素在数组中的位置（下标），然后就额可以把这个元素放在对用的位置。如果这个元素所在的位置已经存放其它元素了，那么在通一个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头。从HashMap中get元素的时候，首先计算key的hashcode。找到数组中对应的位置的某一个元素，然后通过key的equals方法在对应的位置链表找到需要的元素，在这里可以做一个假设，如果每个位置上的链表只有一个元素，那么HashMap的get效率是最高的。

     Hash算法

    我们可以看到在HashMap中要找到某个元素，需要根据key的hash值来求得对应数组中的位置，如何计算这个位置就是hash算法。前面说过HashMap的数据结构式数组和链表的结合，所以我们也非常希望这个HashMap里面的元素分布是均匀的，尽量是的每个位置上的元素数量只有一个，那么当我们用hash算法求得这个位置的时候，马上就可以知道对应位置的元素就是我们要的，而不用再去遍历链表的全部元素。

    所以我们一开始就可能想到吧HashMap对数组的长度进行取模运算，这样一来元素的分布相对来说是比较均匀的。但是“模”运算的消耗还是比较大的。那么有什么方法是更加好的呢？

    static int indexFor(int h,int length){

     return h&(length-1);

}

首先算得key的hashcode值。然后跟数组的长度-1做一次与运算。看上去还是很简单的。但是里面还是有玄机的。例如数组的长度是2的4次方，那么hashcode就会和2的4次方-1做与运算。那么为什么HashMap的数组初始化大小都是2的某次方大小时的效率是最高的呢。我们以2的4次方作为一个例子，来解释一个为什么数组大小为2的幂时HashMap访问的性能最高的。

        看如下图所示，左边两组是数组长度为16也就是2的4次方，右边两组是数组长度为15.两组的hashcode均为8和9，但是很明显，当他们和1110与的时候，产生相同的结果，也就是说他们会定位到数组中的同一个位置上，这就产生了碰撞，8和9被放在同一个链表上，那么查询的时候就需要遍历这个链表得到8或者9，这样就降低了查询效率。同事我们也可以发现，当数组长度为15的时候hashcode的值会与14（1110）进行与操作，那么最后一位永远是0，二0001,0011,0101,1001,1011,0111,1101这几个位置永远都不会存放元素了，空间浪费相当大，更糟糕的是在这种情况下，数组可以使用的位置比数组长度小很多，这样就说明了进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率

所以说当数组长度为2的N次幂的时候，不同的key算的得到index相同的几率比较小，那么数据在数组上分布就比较均匀，也就是说碰撞的几率就比较小，相对而言，查询的时候就不用遍历某个位置上的链表，这样查询效率就会高很多。

 那么HashMap中默认的数组大小是多少呢，根据查询可以得知是16，为什么是16呢？而不是15或者20呢，那就是上面的说明可以解释了吧。显然是因为16是2的整数次幂的原因。在小数据量的时候16比起15或者20更能减少key之间的碰撞，从而加快查询效率。