Dictionary（HashMap）的实现

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Dictionary（HashMap）的实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　什么是哈希表？

　　哈希表（Hash table，也叫散列表），是根据key而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把key映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。
 
为什么要了解字典类？
 
1.HashMap的性能最棒查找，添加，删除的时间复杂度都是常数。

Data Structure

Add

Find

Delete

GetByIndex
 Array (T[])

O(n)

O(n)

O(n)

O(1)
 Linked list (LinkedList<T>)

O(1)

O(n)

O(n)

O(n)
 Resizable array list (List<T>)

O(1)

O(n)

O(n)

O(1)
 Stack (Stack<T>)

O(1)

-

O(1)

-
 Queue (Queue<T>)

O(1)

-

O(1)

-
 Hash table (Dictionary<K,T>)

O(1)

O(1)

O(1)

-

 Tree-based dictionary

 (SortedDictionary<K,T>)

  O(log n)  

  O(log n)  

  O(log n)  

-

 Hash table based set

 (HashSet<T>)

O(1)

O(1)

O(1)

-

 Tree based set

 (SortedSet<T>)

O(log n)

O(log n)

O(log n)

-
 
 
2.举一反三。HashSet是基于HashMap来实现的，操作很简单，更像是对HashMap做了一次“封装”，而且只使用了HashMap的key来实现各种特性（）
 
HashMap的原理？
 

　　哈希表的做法其实很简单，就是把key通过一个固定的算法函数即所谓的哈希函数转换成一个整型数字，然后就将该数字对数组长度进行取余，取余结果就当作数组的下标，将value存储在以该数字为下标的数组空间里。

    而当使用哈希表进行查询的时候，就是再次使用哈希函数将key转换为对应的数组下标，并定位到该空间获取value，如此一来，就可以充分利用到数组的定位性能进行数据定位。
put方法：


public V put(K key, V value) {


// 处理key为null，HashMap允许key和value为null


if (key == null)


return putForNullKey(value);


// 得到key的哈希码


int hash = hash(key);


// 通过哈希码计算出bucketIndex


int i = indexFor(hash, table.length);


// 取出bucketIndex位置上的元素，并循环单链表，判断key是否已存在


for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {


Object k;


// 哈希码相同并且对象相同时


if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {


// 新值替换旧值，并返回旧值


V oldValue = e.value;


e.value = value;


e.recordAccess(this);


return oldValue;


}


}


 


// key不存在时，加入新元素


modCount++;


addEntry(hash, key, value, i);


return null;


}






 


　数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。那么我们能不能综合两者的特性，做出一种寻址容易，插入删除也容易的数据结构？答案是肯定的，这就是我们要提起的哈希表，哈希表有多种不同的实现方法，我接下来解释的是最常用的一种方法——拉链法，我们可以理解为“链表的数组”。




 


与其他集合的比较：


1.特点比较：








 




有序否




允许元素重复否








Collection




否




是








List




是




是








Set




AbstractSet




否




否








HashSet








TreeSet




是（用二叉树排序）








Map




AbstractMap




否




使用key-value来映射和存储数据，Key必须惟一，value可以重复








HashMap








TreeMap




是（用二叉树排序）










2.HashMap与Hashtable的区别：


HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized（针对整张表的锁，性能不佳），HashMap可以 可以接受null(HashMap可以接受为null的键值(key)和值(value)，而Hashtable则不行)。




3.由于HashMap不是线程安全的，在多线程环境中使用 ConcurrentHashMap。原因：其关键在于使用了锁分离技术， ConcurrentHashMap使用锁桶，默认将hash表分为16分桶，线程操作时锁定一个桶，这样，最多可以16个线程同时写入。大大提升并发性。而读方面，ConcurrentHashMap使用弱一致迭代器，当iterator被创建后数据改变时创新新的数据，完成后再将头指针替换为新数据。这保证了写的连续性和扩展性。


 


操作：


遍历：


Map map = new HashMap();

  Iterator iter = map.entrySet().iterator();

  while (iter.hasNext()) {

  Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();

  Object key = entry.getKey();

  Object val = entry.getValue();

  }


 










删除：




我们可以发现Dictionary在添加，删除元素按照如下方法进行：


通过Hash算法来计算到指定的Bucket上，碰撞到同一个Bucket槽上所有数据形成一个单链表


默认情况Entries槽中的数据按照添加顺序排列


删除的数据会形成一个 LinkedList的链表，添加数据的时候，优先向 LinkedList链表中添加数据， LinkedList为空则按照count依次排列。  HashMap在每个LinkedList节点中储存键值对对象。




 


 


 






参考：



 



 



 



 



 



 







 






 


 


以上是关于Dictionary（HashMap）的实现的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 HashMap和HashTable的区别


 hashmap，ConcurrentHashMap与hashtable的区别


 HashMap与Hashtable


 最详细Java---HashMap 与 Hashtable 的区别？


 最详细Java---HashMap 与 Hashtable 的区别？


 最详细Java---HashMap 与 Hashtable 的区别？