哈希表结构
JDK8版本之前:数组+链表
JDK8版本及之后:数组+链表+红黑树
哈希表HashMap put()方法的添加流程
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创建HashSet集合时,构造方法中自动创建HashMap集合;
HashMap空参构造方法会创建一个默认长度为16,默认加载因子为0.75的数组,数组名为table
(tips:实际上,HashSet对象创建后,第一次调用add方法时table数组长度才会变为16,初始情况下table数组为空)
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调用集合的添加方法,会计算元素的索引位置——
哈希值 % 数组长度
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首先,计算哈希值
为了尽可能避免哈希冲突,使集合元素的索引位置尽可能分散,以此减少链表的挂载数量,java底层哈希值运算分为三个步骤:
(1) 原始哈希值:是Object类的hasCode()调用底层C++代码计算出的一个随机数(也就是地址值)
(2) 扰动哈希:整数二进制的后16位变化不大,取模容易产生哈希冲突,因此(无符号)右移原始哈希值,高16位补0,使原高16位的变化较大的数据参与运算
(3) 二次哈希:然后使原始哈希值与扰动哈希值进行异或进行二次哈希 -
然后,取模数组长度
这里使用[数组长度-1] & 哈希值
来替代哈希值 % 数组长度
,因为位运算&比取模%计算速度快
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判断索引位置元素是否是null
是->存入;
不是->说明有元素,调用equals方法比较内容,如果元素内容不同,则使用尾插法插入到该位置元素的尾部 -
当某索引位置挂载的元素过多,查询性能会降低,如何提高查询性能?
- 扩容数组
(1)当数组中的元素个数到达了(>=)16*0.75(加载因子)=12时,扩容原数组2倍的大小
(2)链表挂载的元素超过了(>)8个(阈值),并且数组长度没有超过(<)64,扩容原数组2倍的大小 - 链表转红黑树
链表挂载的元素超过了(>)8个(阈值),并且数组长度达到了(>=)64,使链表转红黑树
源代码:
HashSet.java
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
HashMap.java
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
Object.java
@IntrinsicCandidate
public native int hashCode(); // 调用底层C++代码计算出的一个随机数(也就是地址值)
HashSet和HashMap哈希表结构的存储区别
HashSet哈希表结构:就是上述哈希表结构
HashMap哈希表结构:将键值对封装为Entry对象,然后取键做哈希值运算计算索引位置并存储