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手寫一個迷你版 HashMap,面試随便問!

HashMap是Java中常用的集合,而且HashMap的一些思想,對于我們平時解決業務上的一些問題,在思路上有幫助,基于此,本篇部落格将分析HashMap底層設計思想,并手寫一個迷你版的HashMap!

對HashMap的思考

手寫一個迷你版 HashMap,面試随便問!

第一,如圖所示,HashMap有3個要素:hash函數+數組+單連結清單

第二,對于hash函數而言,需要考慮些什麼?

要快,對于給定的Key,要能夠快速計算出在數組中的index。那麼什麼運算夠快呢?顯然是位運算!

要均勻分布,要較少碰撞。說白了,我們希望通過hash函數,讓資料均勻分布在數組中,不希望大量資料發生碰撞,導緻連結清單過長。那麼怎麼辦到呢?也是利用位運算,通過對資料的二進制的位進行移動,讓hash函數得到的資料散列開來,進而減低了碰撞的機率。

如果發生了碰撞怎麼辦?上面的圖其實已經說明了JDK的HashMap是如何處理hash沖突的,就是通過單連結清單解決的。那麼除了這個方法,還有其他思路麼?

比如說,如果發生沖突,那麼記下這個沖突的位置為index,然後在加上固定步長,即index+step,找到這個位置,看一下是否仍然沖突,如果繼續沖突,那麼按照這個思路,繼續加上固定步長。其實這就是所謂的線性探測來解決Hash沖突的方法!

通過寫一個迷你版的HashMap來深刻了解

定義接口

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定義一個接口,對外暴露快速存取的方法。

注意MyMap接口内部定義了一個内部接口Entry。

接口實作

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HashMap的要素之一,就是數組,自然在這裡,我們要定義數組,數組的初始化大小,還要考慮擴容的閥值。

看MyHashMap的構造

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構造方法有什麼好說的呢?

仔細觀察下,你會發現,其實這裡使用到了“門面模式”。這裡的2個構造方法其實指向的是同一個,但是對外卻暴露了2個“門面”!

Entry

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HashMap的要素之一,單連結清單的展現就在這裡!

看put如何實作

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第一,要考慮是否擴容?

HashMap中的Entry的數量(數組以及單連結清單中的所有Entry)是否達到閥值?

第二,如果擴容,意味着新生成一個Entry[],不僅如此還得重新散列。

第三,要根據Key計算出在Entry[]中的位置,定位後,如果Entry[]中的元素為null,那麼可以放入其中,如果不為空,那麼得周遊單連結清單,要麼更新value,要麼形成一個新的Entry“擠壓”單連結清單!

hash函數

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我這裡參考了JDK的HashMap的hash函數的實作,這裡也再次說明了:要想散列均勻,就得進行二進制的位運算!

resize和rehash

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這裡可以看出,對于HashMap而言,如果頻繁進行resize/rehash操作,是會影響性能的。

resize/rehash的過程,就是數組變大,原來數組中的entry元素一個個的put到新數組的過程,需要注意的是一些狀态變量的改變。

get實作

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get很簡單,隻需要注意在周遊單連結清單的過程中使用== or equals來判斷下即可。

Test測試

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運作結果

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OK,一個迷你版的HashMap就寫好了,你學到了麼?