title: HashMap解析(一)：hash(key)
date: 2019-03-07 19:44:54
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- Java基础
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- 容器类
HashMap解析(一)：hash(key)
引言
HashMap是Map接口的一个实现类，它的实现方式利用了hash，使用了数组链表的形式来存储数据，HashMap内部维护了一个Node<k,v>类型的数组table（哈希表），每个元素table[i]指向一个单向链表，根据键存取值，通过相应的运算得到数组中的索引位置,然后再操作table[i]指向的单向链表。这个数组在初次使用的时候会被初始化，并且，数组长度为2的次方数。
transient Node<K,V>[] table;
在HashMap中，它是一种数组链表的形式，每个存入的元素被包装成一个Node,Node是一个内部类，源码如下：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
在
Node中，维护了节点元素、元素的key、key的hash值，以及下一个节点next，这种方式就构成了一个单向链表的形式。
hash（key）
先来看看put方法：
public V put(K key, V value) {
//计算出key的hash值，一起传入
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
方便讲解，直接给出结论。
向HashMap中put、get、remove元素时，是根据节点的key的hash值来对哈希表进行操作的，那是如何通过hash值来进行索引的呢，先看看hash(key)的源码：
//由节点的key值计算
static final int hash(Object key) {
int h;
//若key为null，则hash值为0，所以在HashCode中key值可以为空；
// 否则，将key的hashcode值与hashcode的右移16位进行异或
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
------------------------------------------
//根据hash值取得对应的节点
tab[i = (n - 1) & hash]
计算过程如下：
了解了hash值的计算过程以及如何存取节点到数组中后，应该要知道为什么需要这样来建立索引？
因为数组索引是由hash值确定的，所以最重要的就是避免hash冲突，即以上的这些对hashCode的操作都是为了避免hash冲突，使节点在数组中分布均匀。
针对这个计算过程，提出三个问题（此处参考原PO）
1.为什么不直接采用经过hashCode（）处理的哈希码作为存储数组table的下标位置？
2.为什么采用哈希码与运算(&)（数组长度-1）计算数组下标？
3.为什么在计算数组下标前，需对哈希码进行二次处理：扰动处理？
第一个问题
因为直接算出来的hashCode值是2进制的32位数，要是直接使用这个数的话，就可能会出现hashCode的值远远大于数组实际元素个数，这样节点分布就会极不均匀，并且也浪费了大量的空间，所以，采用哈希码与运算(&)（数组长度-1）计算数组下标。
第二个问题
1.数组长度-1
数组长度=2的幂=（二进制表示）100…00的形式=首位为1、后面均为0。要是直接去&哈希码，会有如下几个后果。
（1）算出的下标值就会集中于某几位，这样增大了hash冲突的可能性。
（2）数组长度为偶数，最后一位0，&出结果肯定为偶数，这样浪费了一半空间，而且也增大了hash冲突的可能性。
(数组长度-1)=（二进制表示）011…11的形式=首位为0、后面均为1。
（1）这样&出的结果，就会由hash码的低位来决定，并且最后一位为1，&出的结果是奇数还是偶数，由hash码的最后以为决定。
2.&运算
hash码与运算数组长度 实际上=将hash值对数组长度取模，减小索引的值。为了提高效率，采用位运算&，只有但数组长度=2的幂次方时，h&(n-1)才等价与h%n。
这样做的结果，都是为了让&出的结果，由hash码来控制，能让结果更加的均匀。
第三个问题
因为一般数组长度只会对应hash码的后几位，这样求出的结果也会易造成hash冲突，经过移位运算，得到的hash码更加均匀，提高了数组索引的随机性和均匀性。