上一節，我們已經介紹了最重要的B樹以及B+樹，使用的情況以及區別的內容。當然，本節課，我們將學習重要的一個數據結構、雜湊表 ## 雜湊表 雜湊也常被稱作是散列表，為什麼要這麼稱呼呢，雜湊、雜湊、其元素分佈較鬆散、經常用來儲存例如`key-value`的資料、這樣有什麼好處呢？我們來細細琢磨一下： - 公安 110 - 急救 120 - 火警 114 假設我們需要將這幾個資料儲存下來，並且取出的時候，我知道`公安` 我就能立馬查找出公安所對應的號碼。並且是快速查詢出？怎麼做呢？ 我們都知道，陣列通過索引的方式，也就是下標，它的時間複雜度是最低的。O(1) 通過下標一下子就能找出來。我們有沒有辦法，通過我們當前的這個`key` 來算出hash 值呢？ 這裡的`算` 這個過程，就是一個生成索引的過程，就是我們所說的`雜湊（hash）` 畫圖理解一下  假設我們的Hash 演算法我們自己定義的，已知條件，所以我們隨便知道一個值`key` 就能算出這個值存在陣列的下標，所以呢 能夠實現快速查詢。 ### 雜湊碰撞 就是兩個元素算出的hash值一樣呢？就會產生衝突，這樣的情況只能避免，不能消除。  ## HashMap 我們來看看JAVA 裡面的HashMap 是怎麼實現的吧； ```java static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted } ``` `DEFAULT_LOAD_FACTOR= 荷載係數` 預設是0.75 荷載比例大於這個數值的時候，就需要擴容了。 `DEFAULT_INITIAL_CAPACITY=初始化容量大小 16` ```java transient Node[] table; ``` 我們可以發現，它其中有一個table 的陣列，型別是Node,很顯然，這就是底層的陣列，放置的資料就是這個節點包裝類。 ```java Node(int hash, K key, V value, Node next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; } ``` 節點帶有當前的hash值，以及鍵值、我們還會發現，他會帶有一個next 元素的指標，這說明什麼？就是單向連結串列唄。 ### put 增加一個節點 我們構造一個新的map 集合，通過`put(k,v)` 向散列表中增加一個節點資訊。 ```java Map map = new HashMap<>(); map.put("key","value"); ------------ 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); } ``` 我們得知，這個`hash(obj)` 方法將傳過來的key 通過運算得出hash 值。 `hashCode()` 是Object 類裡面的一個方法。 ```java public int hashCode() { int h = hash; if (h == 0 && value.length > 0) { char val[] = value; for (int i = 0; i < value.length; i++) { h = 31 * h + val[i]; } hash = h; } return h; } ``` 這通常通過將物件的內部地址轉換為整數來實現，但Java的程式語言不需要此實現技術。 `說白了就是：將這個物件的記憶體地址通過一種整數的方式展現給我們。` 將得到的雜湊值進行 無符號右移 16位。 `>>>` 在與原來的雜湊值進行異或`^` 進行運算得出hash值。 ### putVal() ```java final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node[] tab; Node 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 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)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; } ``` 主要的元素填入是putVal()方法。我簡單說一下這個方法： 1. 通過傳入的hash 值確定這個元素將要放入的位置`i` 2. 確定`i`位置是否有元素 3. 若有元素。則通過連結串列的形式。`後入式插入` 4. 若沒有元素，則撇進去即可。 `後入式插入` 解釋一下這個詞：不要想歪啊，學術研究。   後面的元素則會替換原有的位置，後加入的元素下一個元素的指標指向原來的元素 ### get() ```java final Node getNode(int hash, Object key) { Node[] tab; Node first, e; int n; K k; if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { if (first.hash == hash && // always check first node ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return first; if ((e = first.next) != null) { if (first instanceof TreeNode) return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key); do { if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } while ((e = e.next) != null); } } return null; } ``` 將HashMap 增加順序反過來即可。我們還是總結一下： 1. 通過傳入的`key`計算出雜湊值。 通過hash值確定這個元素原來存在的陣列下標位置`i`。 2. 訪問陣列指定位置`i`確定位置，這個元素存在與否。若存在則直接返回。 3. 若對比後發現不是這個元素。也沒有下一個元素的指標`next` 則返回null 4. 若存在下一個指標，則開始遍歷查詢。 ### HashMap 長度 預設初始化長度為`16` 這個經常會被面試問到。還有一點就是：HashMap 的自動擴容或者手動指定長度。一般都是2的冪函式。 就是2的x次方。 為啥要選擇這樣，因為是和Hash 演算法有關。一般情況下。hash的值基本上都是由`key`的後幾位決定的。所以，這個就瞭解就可以了。不必要深究。 ## 自動擴容 我們在上面涉及到一個 `DEFAULT_LOAD_FACTOR=荷載係數 `預設0.75 當底層陣列的大小不足以容納後面的元素的時候，就會發生擴容。也就是`resize()` HashMap 主要涉及擴容的方法就是`resize()` ```java final Node[] resize() { Node[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr >

0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap]; table = newTab; if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node loHead = null, loTail = null; Node hiHead = null, hiTail = null; Node next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; } ``` 什麼時候會發生擴容呢？`當前容量>=總容量*荷載係數` 1. 建立一個新的陣列，建立一個新的陣列，長度是原來的2倍。 2. 遍歷`oldTab` 取出元素的鍵後，重新進行hash,算出`index=i = (newCap - 1) & hash` 3. 重新插入元素。 ## 多執行緒下的HashMap HashMap 在單執行緒下是安全的，但是不可用於多執行緒。 多執行緒下，HashMap 很容易形成`連結串列環`。這個記下來就可以了。  `119` 的下一個元素指向`114` 而`114`的下一個元素又會指向`119` 這樣很容易形成死鎖 ## 小結 通過本節，應該瞭解到一個重要的概念。雜湊，以及雜湊在JAVA 裡面涉及到的HashMap。而HashMap 幾個重要的概念，最後再次宣告一下： 1. HashMap 適用於單執行緒，多執行緒會出現死鎖（連結串列環） 2. HashMap 預設陣列大小 16 荷載係數 0.75 3. HashMap 在擴容的時候，擴容為本身的兩倍，並且重新進行put() ## 參考 https://mp.weixin.qq.com/s/HzRH9ZJYmidzW5j