从STL容器的使用对比，研究hashmap…

java和C++里面都有hashmap。

C++ 中容器的一些对比

1、你的百万级的数据放到vector不大合适。因为vector需要连续的内存空间，显然在初始化这个容器的时候会花费很大的容量。（vector就相当于下面说的数组，寻址很容易）

2、如果你需要在数据中间进行插入，list是最好的选择，vector  的插入效率会让你痛苦得想死。

Llist类型的使链式关系（list就相当于下面说的链表），插入非常快，但是查找却费时，需要遍历。

 

3、涉及到查找的话用map比较好，因为map的内部数据结构用rb-tree实现，而用vector你只能用线性查找，效率很低。

C++里面map使用红黑树实现。其查找操作是O(logN)的，

 

hash_map的查找，内部是通过一个从key到value的运算函数来实现的，这个函数“只接受key作为参数”，也就是说，hash_map的查找算法与数据量无关，所以认为它是O(1)级的。

不过网上貌似对C++的hashmap 的具体实现描述的不是太多，java的多，不过实现原理是基本一样的，所以研究一下。

下面是java里的hashmap实现过程。

http://zhangshixi.iteye.com/blog/672697

http://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/14166593

1. HashMap的数据结构

数据结构中有数组和链表来实现对数据的存储，但这两者基本上是两个极端。

     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；

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。

哈希表

那么我们能不能综合两者的特性，做出一种寻址容易，插入删除也容易的数据结构？答案是肯定的，这就是我们要提起的哈希表。哈希表（(Hashtable）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。

　　哈希表有多种不同的实现方法，我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法，我们可以理解为“链表的数组” ，如图：

从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12=12,28=12,108=12,140=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。

　　HashMap其实也是一个线性的数组实现的,所以可以理解为其存储数据的容器就是一个线性数组。这可能让我们很不解，一个线性的数组怎么实现按键值对来存取数据呢？这里HashMap有做一些处理。

　　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。

    

    transient Entry[] table;

2. HashMap的存取实现

    既然是线性数组，为什么能随机存取？这里HashMap用了一个小算法，大致是这样实现：

// 存储时:
int hash = key.hashCode(); //这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值
int index = hash % Entry[].length;
Entry[index] = value;

// 取值时:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];

 

1）put

 

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。到这里为止，HashMap的大致实现，我们应该已经清楚了。

从上图中可以看出，HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。

   源码如下：

 

Java代码  

1.   
2. transient Entry[] table;  
3.   
4. static class Entry implements Map.Entry {  
5.     final K key;  
6.     V value;  
7.     Entry next;  
8.     final int hash;  
9.     ……  
10. }  

 

  可以看出，Entry就是数组中的元素，每个 Map.Entry 其实就是一个key-value对，它持有一个指向下一个元素的引用，这就构成了链表。

 

3.   HashMap的存取实现：

   1) 存储：

 

Java代码  

1. public V put(K key, V value) {  
2.     // HashMap允许存放null键和null值。  
3.     // 当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。  
4.     if (key == null)  
5.         return putForNullKey(value);  
6.     // 根据key的keyCode重新计算hash值。  
7.     int hash = hash(key.hashCode());  
8.     // 搜索指定hash值在对应table中的索引。  
9.     int i = indexFor(hash, table.length);  
10.     // 如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素。  
11.     for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
12.         Object k;  
13.         if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
14.             V oldValue = e.value;  
15.             e.value = value;  
16.             e.recordAccess(this);  
17.             return oldValue;  
18.         }  
19.     }  
20.     // 如果i索引处的Entry为null，表明此处还没有Entry。  
21.     modCount++;  
22.     // 将key、value添加到i索引处。  
23.     addEntry(hash, key, value, i);  
24.     return null;  
25. }  

 

 

  从上面的源代码中可以看出：当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hashCode重新计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。

2）get

 public V get(Object key) {

        if (key == null)

            return getForNullKey();

        int hash = hash(key.hashCode());

       //先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表

        for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)];

             e != null;

             e = e.next) {

            Object k;

            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

                return e.value;

        }

        return null;

}

 

 

 

  有了上面存储时的hash算法作为基础，理解起来这段代码就很容易了。从上面的源代码中可以看出：从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。

  

 

归纳起来简单地说，HashMap 在底层将 key-value 当成一个整体进行处理，这个整体就是一个 Entry 对象。HashMap 底层采用一个 Entry[] 数组来保存所有的 key-value 对，当需要存储一个 Entry 对象时，会根据hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

3. 解决hash冲突的办法

1. 开放定址法（线性探测再散列，二次探测再散列，伪随机探测再散列）
2. 再哈希法
3. 链地址法
4. 建立一个公共溢出区

Java中hashmap的解决办法就是采用的链地址法。

4. 再散列rehash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。