Java HashMap 分析之三:放入元素

??现在,有了hash code,来考虑如何计算放入数组的位置。hash code值通常会很大,但是数组的大小有限,默认只有16,大的也不能超过2的30次方。所以,用模运算来保证在数组大小范围内是合理的,比如:index = hash code % array size.不过这有点慢,JDK采用了更快的算法。这个更快的算法源于一个数学规律,就是如果size是2的N次方,那么数X对size的模运算结果等价于X和size-1的按位与运算,也就是 X % size <=> X & (size -1).按位与只消耗一个CPU周期,当然快多了。现在就可理解为什么要故意把数组大小弄成2的N次方了。再回头看一开始计算数组大小的代码,完全理解了。

int capacity = 1;while (capacity < initialCapacity)      capacity <<= 1;

比如size=16,二进制表示如下:(32位)0000000000000000000000000010000size-1=15,表示如下:0000000000000000000000000001111假如hash code=400000000000000000000000000001004 & 15 结果为:0000000000000000000000000000100假如hash code=600000000000000000000000000001016 & 15 结果为:0000000000000000000000000000101假如hash code=38000000000000000000000000010011038 & 15 结果为:0000000000000000000000000000110

通过观察这三个例子,又可以发现一个特点,也就是X & size-1 的结果受到了size的阶数的限制,这里size=16,阶数为4.结果就是只用低4位的1和X按位与,而X的高位没有用到。这会导致重复率相当高。如果用一个算法将X的低位重新计算,比如根据所有位的值进行重新计算,就可以使得hash值分布更均匀。下面的代码揭示了在真正按位与之前,调用了hash函数,进行了一堆位运算。至于为什么用这个算法,我也不知道其来历。不过这里一篇帖子演示了这个hash函数会导致bit的随机性,可以作为理解的开始。

http://stackoverflow.com/questions/9335169/understanding-strange-java-hash-function

public V put(K key, V value) {        if (key == null)            return putForNullKey(value);        int hash = hash(key.hashCode());        int i = indexFor(hash, table.length);        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {            Object k;            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {                V oldValue = e.value;                e.value = value;                e.recordAccess(this);                return oldValue;            }        }        modCount++;        addEntry(hash, key, value, i);        return null;    }    static int hash(int h) {        // This function ensures that hashCodes that differ only by        // constant multiples at each bit position have a bounded        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);    }    static int indexFor(int h, int length) {        return h & (length-1);    }    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);        if (size++ >= threshold)            resize(2 * table.length);    }

上面的for循环是查找并替换符合条件的对象,如果找不到,则添加新的对象。查找到的条件(必须都满足)是:1.hash值相等2.key的引用相同或者key的值相等。如果有可能,我带你去远行。躺在德德玛的草原,

Java HashMap 分析之三:放入元素

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