HashMap 是如何工作的？

Question

根据这个问题

how-does-a-hashmap-work-in-java 和 this

许多键值对可以存储在同一个桶中（在使用哈希计算桶的索引之后），当我们调用get(key)时，它会查看链表并使用equals方法进行测试。

对我来说听起来并没有真正优化，不是在使用equals之前比较链接列表的hashCodes吗？

如果答案是否定的：

这意味着大部分时间桶只包含 1 个节点，你能解释一下为什么吗？因为根据this logical explanation，许多不同的键可能具有相同的桶索引。

如何实现密钥的良好分配？这可能意味着桶表的大小与键的数量有关

即使Table Bucket的大小等于key的个数，HashMaphashCode函数如何保证key的良好分布？不是随机分布吗？，

我们可以提供更多详细信息吗？

Answer 1

该实现是开源的，因此我鼓励您仅read the code 解决任何具体问题。但总体思路如下：

• 良好的 hashCode 分布的主要责任在于 keys' 类，而不是 HashMap。 如果键的 hashCode() 方法分布不好（例如，@ 987654325@) 那么 HashMap 的性能就会很差。
• HashMap 确实做了一些“重新散列”以确保更好的分布，但不多（参见HashMap::hash）
• 在get 方面，对存储桶中的每个元素进行了几次检查（是的，它被实现为链表）
  • 首先，HashMap 使用传入键的 hashCode 检查元素的 hashCode。这是因为这个操作很快，并且元素的 hashCode 在put 时间被缓存。这可以防止具有不同 hashCode 的元素（因此根据 hashCode 的约定和 Object 建立的 equals 不相等）但恰好落入同一个桶中（请记住，桶索引基本上是 hashCode % buckets.length）
  • 如果成功，那么，HashMap 会明确检查equals 以确保它们真的相等。请记住，相等意味着相同的 hashCode，但相同的 hashCode 不需要相等（并且不能，因为某些类可能具有无限数量的不同值 - 例如String - 但只有一个可能的 hashCode 值的数量有限）

hashCode 和 equals 双重检查的原因是既快速又正确。考虑两个具有不同 hashCode 但最终位于同一个 HashMap 存储桶中的键。例如，如果密钥 A 的 hashCode=7 且 B 的 hashCode=14，并且有 7 个桶，那么它们最终都会在桶 0 中（7 % 7 == 0 和 14 % 7 == 0）。检查 hashCodes 有一种快速的方法可以看到 A 和 B 不相等。如果您发现 hashCode 相等，那么您可以通过调用 equals 来确保这不仅仅是 hashCode 冲突。这只是一个优化，真的；一般哈希映射算法不需要。

Answer 2

为了避免在链表中进行多重比较，HashMap 中的桶数通常保持足够大，以使大多数桶只包含一项。默认情况下，java.util.HashMap 会尝试维护足够的桶，以使项目数仅为桶数的 75%。

一些桶可能仍然包含多个项目 - 所谓的“哈希冲突” - 而其他桶将是空的。但平均而言，大多数包含项目的存储桶仅包含一项。

equals() 方法将始终至少使用一次来确定键是否完全匹配。请注意，equals() 方法通常至少与 hashCode() 方法一样快。

良好的键分布由良好的 hashCode() 实现维护； HashMap 对此影响不大。一个好的 hashCode() 方法是返回的哈希与对象的值尽可能随机的关系。

举一个糟糕的散列函数的例子，曾几何时，String.hashCode() 方法只依赖于字符串的开头。问题在于，有时您想在 HashMap 中存储一串以相同开头的字符串 - 例如，单个网站上所有页面的 URL - 导致哈希冲突比例过高。我相信 String.hashCode() 后来被修改来解决这个问题。

Answer 3

它不是比较链表的哈希码而不是使用 等于

它不是必需的。 hashcode 用于确定存储桶的编号，无论是 put 还是 get 操作。一旦您知道带有哈希码的存储桶编号并在那里找到它的链表，那么您就知道您需要对其进行迭代并需要检查相等性以找到确切的 key 。所以这里不需要hashcode比较

这就是为什么哈希码应该尽可能独特，以便最好地查找。

这意味着大多数时候bucket只包含1个节点

没有。这取决于hascode的唯一性。如果两个 key 对象的 hashcode 相同但不相等，则桶中包含两个节点

Answer 4

当我们将 Key 和 Value 对象传递给 Java HashMap 上的 put() 方法时，HashMap 实现会调用 Key 对象上的 hashCode 方法，并将返回的 hashcode 应用到自己的哈希函数中，以找到存储 Entry 对象的桶位置，重点提一下是Java中的HashMap将key和value对象都存储为Map.Entry在bucket中，这对于理解检索逻辑至关重要。

在检索某个Key的Values时，如果hashcode与其他一些key相同，则bucket位置相同，HashMap中会发生冲突，由于HashMap使用LinkedList来存储对象，因此该条目（Map.Entry的对象）包含key和 value ) 将存储在 LinkedList 中。

密钥的良好分配将取决于hashcode 方法的实现。此实现必须遵守哈希码的一般约定：

1. 如果两个对象通过 equals() 方法相等，则 hashCode() 方法返回的哈希码必须相同。
2. 只要在应用程序的单次执行中多次对同一对象调用 hashCode() 方法，hashCode() 必须返回相同的整数，前提是未在 equals 中使用任何信息或字段并且修改了 hashcode。但是，在应用程序的多次执行期间，此整数不需要相同。
3. 如果两个对象通过 equals() 方法不相等，则不需要哈希码必须不同。尽管为不相等的对象返回不同的 hashCode 总是好的做法。不同对象的不同 hashCode 可以通过减少冲突来提高 hashmap 或 hashtable 的性能。

Answer 5

您可以访问这个 git-hub 存储库“https://github.com/devashish234073/alternate-hash-map-implementation-Java/blob/master/README.md”。

您可以通过基本实现和示例了解 HashMap 的工作原理。 ReadMe.md 解释了一切。

在此处包含示例的某些部分：

假设我必须存储以下键值对。 (key1,val1) (key2,val2) (key3,val3) （……，……） (key99999,val99999)

让我们的哈希算法只产生 0 到 5 之间的值。

所以首先我们创建一个带有 6 个桶的机架，编号为 0 到 5。

存储：

存储 (keyN,valN)：
1.获取'keyN'的哈希值
2.假设我们得到 2
3.将 (keyN,valN) 存储在机架 2 中

搜索：

搜索keyN：
1.获取keyN的哈希值
2.让我们说我们得到 2
3.遍历机架2，获取key并返回值

因此，对于 N 个键，如果我们要线性存储它们，将需要 N 个比较来搜索最后一个元素，但是对于哈希算法生成 25 个值的 hashmap，我们只需要进行 N/25 个比较。 [散列值均匀分布]