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哈希游戏HashMap 原理(数据结构)

发布时间:2025-11-06 12:41:44  浏览:

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哈希游戏HashMap 原理(数据结构)

  HashMap 在 JDK 1.8 后采用数组+链表+红黑树实现。通过 key 的 hashCode 计算索引,存取效率为 O(1)。发生冲突时,使用链表或红黑树(链表长度 ≥ 8 且容量 ≥ 64 时树化),提升性能。数组默认容量 16,负载因子 0.75,超过阈值则扩容,容量翻倍。新增元素时,判断是否更新、链表插入或树化,并检查是否需要扩容。

  数组:存取元素时,利用 key 的 hashCode 来计算它在数组中的索引,这样在没有冲突的情况下,能让存取时间复杂度达到 O(1)

  冲突:数组大小毕竟有限,就算元素的 hashCode 唯一,数组大小是 n 的情况下要放入 n+1 个元素,根据鸽巢原理,肯定会发生冲突

  key 对应的桶下标(即数组索引)这样,一部分 key 会移动到其它桶中

  解决冲突:一种办法就是利用链表,将这些冲突的元素链起来,当然在在此链表中存取元素,时间复杂度会提高为 O(n)

  为了让哈希分布更均匀,还要对它返回结果进行二次哈希,这个结果称为 hash

  二次哈希就是把 hashCode 的高 16 位与低 16 位做异或运算

  利用 (n - 1) & hash 得到 key 对应的桶下标(即数组索引)

  也可以用 hash % n 来计算,但效率比前面的方法低,且有负数问题

  用 (n - 1) & hash 有前提,就是容量 n 必须是 2 的幂(如 16,32,64 ...)

  如果该桶位置还空着,直接根据键值创建新的 Node 对象放入该位置即可

  如果该桶是一条链表,沿着链表找,看看是否有值相同的 key,有走更新,没有走新增

  如果该桶是一棵红黑树,走红黑树新增和更新逻辑,同样新增的最后要看是否需要扩容

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