Java集合中HashMap的实现原理

数据结构中实现数据存储的方式主要有：数组和链表

1. 数组

数组存储区间是连续的，占用内存严重，故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小，为O(1)；数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；

        2. 链表

链表存储区间离散，占用内存比较宽松，故空间复杂度很小，但时间复杂度很大，达O（N）。链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。

      3.  哈希表（(Hash table）     既满足了数据的查找方便，同时不占用太多的内容空间，使用也十分方便。我们可以理解为“链表的数组”：

 

HashMap的数据结构：

首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有key , value, next，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean，

我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。

null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素

HashMap随机存取的实现：

// 存储时:
int hash = key.hashCode(); // 每个key的hashCode是一个固定的int值
int index = hash % Entry[].length;//获得对应的索引值
Entry[index] = value;
// 取值时:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];

疑问：如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同，会不会有覆盖的危险？

        这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。打个比方， 第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。

        当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现，这里也说一下。比如：Entry[]的长度一定后，随着map里面数据的越来越长，这样同一个index的链就会很长，会不会影响性能？HashMap里面设置一个因子threshold，随着map的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度

 

数组Entry[]的index的确定：hashcode % table.length取模

HashMap存取时，都需要计算当前key应该对应Entry[]数组哪个元素，即计算数组下标

 

再散列过程：

当哈希表的容量超过默认容量时，必须调整table的大小。当容量已经达到最大可能值时，那么该方法就将容量调整到Integer.MAX_VALUE返回，这时，需要创建一张新表，将原表的映射到新表中。