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首页HashMap底层原理与集合数据结构详解
本文档深入解析了Java编程中常用的集合类,特别是HashMap的底层原理。HashMap是一种键值对的高效存储结构,其核心设计是结合了数组和链表/红黑树的数据结构。Node类作为内部类,用于封装键值对,其中包含键(Key)、值(Value)、哈希值(hashCode)以及指向下一个元素的引用。 HashMap之所以选择这样的底层实现,是因为它巧妙地利用了数组和链表/红黑树的优势。数组提供了快速的查询性能,因为元素的索引可以通过哈希码直接计算得出。而当哈希冲突(多个键产生相同的哈希码)发生时,链表或红黑树能够有效地处理这些冲突,保证了插入、删除操作的效率。 当添加键值对到HashMap时,首先计算键的哈希码,这通常基于对象的自然特性生成。哈希码有以下特点: 1. 对于未修改的对象,哈希码保持不变。 2. 如果两个键相等(equals()返回true),它们的哈希码可能相同,但不是必须如此。 3. 不相等的键可能具有相同的哈希码,但这种情况相对较少。 将哈希码与数组长度取模,可以确定元素在数组中的位置。例如,对于键"刘德华",计算其哈希码后得到的索引用于存储。如果在该位置已有元素,就会形成链表结构,新元素添加到链表尾部。若冲突严重,可能会升级为红黑树,进一步提高查找、插入和删除的复杂度控制在O(log n)。 总结来说,HashMap底层的高效结构设计是其在实际开发中广泛应用的关键,理解并掌握这种设计有助于应对复杂的面试问题。学习和掌握这些知识,不仅能够提升程序性能,也能更好地应对面试中关于集合类的提问。
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这是一个本地方法,所谓本地方法就是非 java 代码,这个代码通常用 c 或 c+
+写成,在 java 中可以去调用它。调用这个方法会生成一个 int 型的整数,我
们叫它哈希码,哈希码和调用它的对象地址和内容有关。
哈希码的特点是:
对于同一个对象如果没有被修改(使用 equals 比较返回 true)那么无论何时
它的 hashcode 值都是相同的。
对于两个对象如果他们的 equals 返回 true,那么他们的 hashcode 值是相同的。
对于两个对象如果他们的 equals 返回 false,那么他们的 hashcode 值也有可
能相等。
明白了 hashcode 我们再来看元素如何通过 hashcode 定位到要存储在数组的
哪里,通过 hashcode 值和数组长度取模我们可以得到元素存储的下标。刘德
华的 hashcode 为 20977295 数组长度为 16 则要存储在数组索引为
20977295%16=1 的地方。
可以分两种情况:
1. 数组索引为 1 的地方是空的,这种情况很简单,直接将元素放进去就好
了。
2. 已经有元素占据了索引为 1 的位置,这种情况下我们需要判断一下该位
置的元素和当前元素是否相等,使用 equals 来比较。至于比较规则如
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xiaxiaomao1981
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