本文來源于:公眾號? 碼農翻身

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HashMap是一個用于存儲Key-Value鍵值對的集合，每一個鍵值對也叫做Entry。這些個鍵值對（Entry）分散存儲在一個數組當中，這個數組就是HashMap的主干。

HashMap數組每一個元素的初始值都是Null。

對于HashMap，我們最常使用的是兩個方法：Get 和 Put。

1.Put方法的原理

調用Put方法的時候發生了什么呢？

比如調用 hashMap.put("apple", 0) ，插入一個Key為“apple"的元素。這時候我們需要利用一個哈希函數來確定Entry的插入位置（index）：

index =? Hash（“apple”）

假定最后計算出的index是2，那么結果如下

第一張圖

但是，因為HashMap的長度是有限的，當插入的Entry越來越多時，再完美的Hash函數也難免會出現index沖突的情況。比如下面這樣：

2.出現沖突

這時候該怎么辦呢？我們可以利用鏈表來解決。

HashMap數組的每一個元素不止是一個Entry對象，也是一個鏈表的頭節點。每一個Entry對象通過Next指針指向它的下一個Entry節點。當新來的Entry映射到沖突的數組位置時，只需要插入到對應的鏈表即可：

3.插入的放到第二個位置,next指向原先的Entry

需要注意的是，新來的Entry節點插入鏈表時，使用的是“頭插法”。至于為什么不插入鏈表尾部，后面會有解釋。

2.Get方法的原理

使用Get方法根據Key來查找Value的時候，發生了什么呢？

首先會把輸入的Key做一次Hash映射，得到對應的index：

index =? Hash（“apple”）

由于剛才所說的Hash沖突，同一個位置有可能匹配到多個Entry，這時候就需要順著對應鏈表的頭節點，一個一個向下來查找。假設我們要查找的Key是“apple”：

3.get查找

第一步，我們查看的是頭節點Entry6，Entry6的Key是banana，顯然不是我們要找的結果。

第二步，我們查看的是Next節點Entry1，Entry1的Key是apple，正是我們要找的結果。

之所以把Entry6放在頭節點，是因為HashMap的發明者認為，后插入的Entry被查找的可能性更大。

其他

1.HashMap的默認初始長度是16;并且每次自動擴展或者是手動初始化的時候長度必須是2的冪;

之所以選擇16是為了服務于從Key映射到index的Hash算法.

index =? HashCode（Key） &? （Length- 1）

下面我們以值為“book”的Key來演示整個過程：

1.計算book的hashcode，結果為十進制的3029737，二進制的101110001110101110 1001。

2.假定HashMap長度是默認的16，計算Length-1的結果為十進制的15，二進制的1111。

3.把以上兩個結果做與運算，101110001110101110 1001 &1111 = 1001，十進制是9，所以 index=9。

可以說，Hash算法最終得到的index結果，完全取決于Key的Hashcode值的最后幾位。

這樣的好處是什么?為什么一定要是16或者2的冪,加入是10會怎么樣?

這樣做,性能提高,若是10 ,那么重復上面的操作步驟,獲取到index結果1001,單獨看這個例子是沒有問題的;

但是換成了,HashCode: 1011100011101011101011,結果是1001

讓我們再換一個HashCode1011100011101011101111試試,還是1001

雖然HashCode的倒數第二第三位從0變成了1，但是運算的結果都是1001。也就是說，當HashMap長度為10的時候，有些index結果的出現幾率會更大，而有些index結果永遠不會出現（比如0111）！

這樣，顯然不符合Hash算法均勻分布的原則。

反觀長度16或者其他2的冪，Length-1的值是所有二進制位全為1，這種情況下，index的結果等同于HashCode后幾位的值。只要輸入的HashCode本身分布均勻，Hash算法的結果就是均勻的。