HasMap 底層原始碼分析

目錄

　　一、什麼是雜湊表

　　二、HashMap實現原理

　　三、為何HashMap的陣列長度一定是2的次冪？

　　四、重寫equals方法需同時重寫hashCode方法

一、什麼是雜湊表

　　在討論雜湊表之前，我們先大概瞭解下其他資料結構在新增，查詢等基礎操作執行效能

　　陣列：採用一段連續的儲存單元來儲存資料。對於指定下標的查詢，時間複雜度為O(1)；通過給定值進行查詢，需要遍歷陣列，逐一比對給定關鍵字和陣列元素，時間複雜度為O(n)，當然，對於有序陣列，則可採用二分查詢，插值查詢，斐波那契查詢等方式，可將查詢複雜度提高為O(logn)；對於一般的插入刪除操作，涉及到陣列元素的移動，其平均複雜度也為O(n)

　　線性連結串列：對於連結串列的新增，刪除等操作（在找到指定操作位置後），僅需處理結點間的引用即可，時間複雜度為O(1)，而查詢操作需要遍歷連結串列逐一進行比對，複雜度為O(n)

　　二叉樹：對一棵相對平衡的有序二叉樹，對其進行插入，查詢，刪除等操作，平均複雜度均為O(logn)。

　　雜湊表：相比上述幾種資料結構，在雜湊表中進行新增，刪除，查詢等操作，效能十分之高，不考慮雜湊衝突的情況下，僅需一次定位即可完成，時間複雜度為O(1)，接下來我們就來看看雜湊表是如何實現達到驚豔的常數階O(1)的。

　　我們知道，資料結構的物理儲存結構只有兩種：順序儲存結構和鏈式儲存結構（像棧，佇列，樹，圖等是從邏輯結構去抽象的，對映到記憶體中，也這兩種物理組織形式），而在上面我們提到過，在陣列中根據下標查詢某個元素，一次定位就可以達到，雜湊表利用了這種特性，雜湊表的主幹就是陣列。

　　比如我們要新增或查詢某個元素，我們通過把當前元素的關鍵字 通過某個函式對映到陣列中的某個位置，通過陣列下標一次定位就可完成操作。

　　　　　　　　儲存位置 = f(關鍵字)

　　其中，這個函式f一般稱為雜湊函式，這個函式的設計好壞會直接影響到雜湊表的優劣。舉個例子，比如我們要在雜湊表中執行插入操作：

　　查詢操作同理，先通過雜湊函式計算出實際儲存地址，然後從陣列中對應地址取出即可。

　　雜湊衝突

　　然而萬事無完美，如果兩個不同的元素，通過雜湊函式得出的實際儲存地址相同怎麼辦？也就是說，當我們對某個元素進行雜湊運算，得到一個儲存地址，然後要進行插入的時候，發現已經被其他元素佔用了，其實這就是所謂的雜湊衝突，也叫雜湊碰撞。前面我們提到過，雜湊函式的設計至關重要，好的雜湊函式會盡可能地保證 計算簡單和雜湊地址分佈均勻,但是，我們需要清楚的是，陣列是一塊連續的固定長度的記憶體空間，再好的雜湊函式也不能保證得到的儲存地址絕對不發生衝突。那麼雜湊衝突如何解決呢？雜湊衝突的解決方案有多種:開放定址法（發生衝突，繼續尋找下一塊未被佔用的儲存地址），再雜湊函式法，鏈地址法，而HashMap即是採用了鏈地址法，也就是陣列+連結串列的方式，

二、HashMap實現原理

　HashMap的主幹是一個Entry陣列。Entry是HashMap的基本組成單元，每一個Entry包含一個key-value鍵值對。

//HashMap的主幹陣列，可以看到就是一個Entry陣列，初始值為空陣列{}，主幹陣列的長度一定是2的次冪，至於為什麼這麼做，後面會有詳細分析。
transient Entry