一、HashMap的數據結構
數組的特點是：尋址容易，插入和刪除困難；而鏈表的特點是：尋址困難，插入和刪除容易。那么我們能不能綜合兩者的特性，做出一種尋址容易，插入刪除也容易的數據結構？答案是肯定的，這就是我們要提起的哈希表，哈希表有多種不同的實現方法，我接下來解釋的是最常用的一種方法——?拉鏈法，我們可以理解為“鏈表的數組”?，如圖：
從上圖我們可以發現哈希表是由數組+鏈表組成的，一個長度為16的數組中，每個元素存儲的是一個鏈表的頭結點。那么這些元素是按照什么樣的規則存儲到數組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得，也就是元素的key的哈希值對數組長度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存儲在數組下標為12的位置。
HashMap其實也是一個線性的數組實現的,所以可以理解為其存儲數據的容器就是一個線性數組。這可能讓我們很不解，一個線性的數組怎么實現按鍵值對來存取數據呢？這里HashMap有做一些處理。
1.首先HashMap里面實現一個靜態內部類Entry，其重要的屬性有 key , value, next，從屬性key,value我們就能很明顯的看出來Entry就是HashMap鍵值對實現的一個基礎bean，我們上面說到HashMap的基礎就是一個線性數組，這個數組就是Entry[]，Map里面的內容都保存在Entry[]里面。
二、HashMap的存取實現
? ? ?既然是線性數組，為什么能隨機存取？這里HashMap用了一個小算法，大致是這樣實現：
//存儲時: int hash = key.hashCode();// 這個hashCode方法這里不詳述,只要理解每個key的hash是一個固定的int值 int index = hash % Entry[].length; Entry[index] = value;//取值時: int hash = key.hashCode(); int index = hash % Entry[].length; return Entry[index];
到這里我們輕松的理解了HashMap通過鍵值對實現存取的基本原理
??? 3.疑問：如果兩個key通過hash%Entry[].length得到的index相同，會不會有覆蓋的危險？
這里HashMap里面用到鏈式數據結構的一個概念。上面我們提到過Entry類里面有一個next屬性，作用是指向下一個Entry。打個比方， 第一個鍵值對A進來，通過計算其key的hash得到的index=0，記做:Entry[0] = A。一會后又進來一個鍵值對B，通過計算其index也等于0，現在怎么辦？HashMap會這樣做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又進來C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；這樣我們發現index=0的地方其實存取了A,B,C三個鍵值對,他們通過next這個屬性鏈接在一起。所以疑問不用擔心。也就是說數組中存儲的是最后插入的元素。到這里為止，HashMap的大致實現，我們應該已經清楚了。
當然HashMap里面也包含一些優化方面的實現，這里也說一下。比如：Entry[]的長度一定后，隨著map里面數據的越來越長，這樣同一個index的鏈就會很長，會不會影響性能？HashMap里面設置一個因素（也稱為因子），隨著map的size越來越大，Entry[]會以一定的規則加長長度。
三、解決hash沖突的辦法
- 開放定址法（線性探測再散列，二次探測再散列，偽隨機探測再散列）
- 再哈希法
- 鏈地址法
- 建立一個公共溢出區
Java中hashmap的解決辦法就是采用的鏈地址法。
四、實現自己的HashMap
Entry.java
package edu.sjtu.erplab.hash;public class Entry<K,V>{final K key;V value;Entry<K,V> next;//下一個結點//構造函數public Entry(K k, V v, Entry<K,V> n) {key = k;value = v;next = n;}public final K getKey() {return key;}public final V getValue() {return value;}public final V setValue(V newValue) {V oldValue = value;value = newValue;return oldValue;}public final boolean equals(Object o) {if (!(o instanceof Entry))return false;Entry e = (Entry)o;Object k1 = getKey();Object k2 = e.getKey();if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {Object v1 = getValue();Object v2 = e.getValue();if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))return true;}return false;}public final int hashCode() {return (key==null ? 0 : key.hashCode()) ^ (value==null ? 0 : value.hashCode());}public final String toString() {return getKey() + "=" + getValue();}}
MyHashMap.java
package edu.sjtu.erplab.hash;//保證key與value不為空 public class MyHashMap<K, V> {private Entry[] table;//Entry數組表static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;//默認數組長度private int size;// 構造函數public MyHashMap() {table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];size = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;}//獲取數組長度public int getSize() {return size;}// 求indexstatic int indexFor(int h, int length) {return h % (length - 1);}//獲取元素public V get(Object key) {if (key == null)return null;int hash = key.hashCode();// key的哈希值int index = indexFor(hash, table.length);// 求key在數組中的下標for (Entry<K, V> e = table[index]; e != null; e = e.next) {Object k = e.key;if (e.key.hashCode() == hash && (k == key || key.equals(k)))return e.value;}return null;}// 添加元素public V put(K key, V value) {if (key == null)return null;int hash = key.hashCode();int index = indexFor(hash, table.length);// 如果添加的key已經存在，那么只需要修改value值即可for (Entry<K, V> e = table[index]; e != null; e = e.next) {Object k = e.key;if (e.key.hashCode() == hash && (k == key || key.equals(k))) {V oldValue = e.value;e.value = value;return oldValue;// 原來的value值 }}// 如果key值不存在，那么需要添加Entry<K, V> e = table[index];// 獲取當前數組中的etable[index] = new Entry<K, V>(key, value, e);// 新建一個Entry，并將其指向原先的ereturn null;}}
MyHashMapTest.java
package edu.sjtu.erplab.hash;public class MyHashMapTest {public static void main(String[] args) {MyHashMap<Integer, Integer> map = new MyHashMap<Integer, Integer>();map.put(1, 90);map.put(2, 95);map.put(17, 85);System.out.println(map.get(1));System.out.println(map.get(2));System.out.println(map.get(17));System.out.println(map.get(null));} }
)
