擾動函式和拉鍊法模擬HashMap的儲存結構

張佔嶺發表於2019-05-23
函式HashMap

HashMap是Map介面下面的子孫，它對外是K,V結構儲存的，而內部也著自己的儲存結構，它的get操作是O(1)的時間複雜度，可以說是非常快的找到目錄，而新增時，也是O(1)，所以在鍵值儲存裡，它成為了我們的首選，在多執行緒情況下，要注意，它不是執行緒安全的。如果是多執行緒情況下，請使用ConcurrentHashMap.

就是JDK1.8之前

JDK1.8 之前 HashMap 底層是 陣列和連結串列 結合在一起使用也就是 連結串列雜湊。HashMap 通過 key 的 hashCode 經過擾動函式處理過後得到 hash 值，然後通過(n - 1) & hash判斷當前元素存放的位置（這裡的 n 指的是陣列的長度），如果當前位置存在元素的話，就判斷該元素與要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的話，直接覆蓋，不相同就通過拉鍊法解決衝突。

我們簡單起見，我們使用Map來模組Map的查詢方式，真正的Map是使用陣列+連結串列實現的。

使用陣列+連結串列模擬Map

/**
   * 原版-擾動法+拉鍊法
   *
   * @param list
   * @param val
   */
  void moniLinkList(LinkedList[] list, String val) {
    int length = list.length;
    int index = (length - 1) & val.hashCode();
    LinkedList linkedList = list[index];
    if (linkedList != null) {
      linkedList.add(val);
    } else {
      linkedList = new LinkedList();
      linkedList.add(val);
    }
    list[index] = linkedList;
  }

測試一下

@Test
  public void moniLinkListTest() {
    LinkedList[] list = new LinkedList[8];
    moniLinkList(list, "a");
    moniLinkList(list, "b");
    moniLinkList(list, "c");
    moniLinkList(list, "d");
    moniLinkList(list, "e");
    moniLinkList(list, "f");
    moniLinkList(list, "zzl");
    for (int i = 0; i < list.length; i++) {
      System.out.print(list[i] + " ");
    }
  }

結到我們希望的結果

null [a] [b] [c] [d, zzl] [e] [f] null

模擬你的Map的查詢過程

  /**
   * 擾動法+拉鍊法.
   */
  void moniMap(Map<Integer, Map<String, String>> moni, String val, int length) {
    int index = (length - 1) & val.hashCode();
    if (moni.containsKey(index)) {
      Map<String, String> map = moni.get(index);
      map.put(val, val);
    } else {
      moni.put(index, new HashMap<String, String>() {{
        put(val, val);
      }});
    }
  }

新增一個測試程式碼

@Test
  public void moniTest() {
    int len = 4;
    Map<Integer, Map<String, String>> moni = new HashMap<>();
    moniMap(moni, "a", len);
    moniMap(moni, "b", len);
    moniMap(moni, "c", len);
    moniMap(moni, "b", len);
    moniMap(moni, "e", len);
    moniMap(moni, "zzl", len);
    moniMap(moni, "zhl", len);
    moniMap(moni, "zhz", len);
    System.out.println(moni);
  }

結果

{
0={zzl=zzl, zhz=zhz}, 
1={a=a, e=e}, 
2={b=b, zhl=zhl},
3={c=c}
}

從結果中我們可以看到，首先根據擾動法找到一個索引號，然後當不同hash在計算後生成了相同的索引號，這時需要走拉鍊法，將他們分組到一個連結串列裡，就這樣，我們看到
了一個被分組之後的資料。

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