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數(shù)據(jù)哈希值的計(jì)算和在table中的存儲(chǔ)位置

Binguner / 990人閱讀

我們知道，Objects中定義了hashcode()函數(shù)，用于計(jì)算對(duì)象的哈希值。并且在很多類中都對(duì)hashcode()函數(shù)進(jìn)行了覆蓋。但是在HashMap中并沒有直接使用各個(gè)類的hash值，而是使用hash()函數(shù)將它再次進(jìn)行了計(jì)算。
一、列舉一些基本類型對(duì)應(yīng)的普通類型的hashcode()
Objects

public static int hashCode(Object o) {
    return o != null ? o.hashCode() : 0;
}

Integer

public int hashCode(){
    return Integer.hashCode(value);
}//就是它自己

String

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;
        for(int i=0; i< value.length; i++){
            h = 31 * h + val[i];//①
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}//將字符串轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組，然后對(duì)字符的哈希值進(jìn)行①處的運(yùn)算

Character

public static int hashCode(char value) {
    return (int)value;
} //為字符對(duì)應(yīng)的asc11碼

Date

public int hashCode() {
    long ht = this.getTime();
    return (int)ht^(int)(ht >> 32);
}

二、在HashMap中有hash()函數(shù)對(duì)Objects的哈希值再進(jìn)行了一次計(jì)算

1.計(jì)算方法

static final int hash(Object key) {
   int h;  return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

重新計(jì)算的哈希值是用hashCode()計(jì)算出的哈希值和它自己左移16位之后的數(shù)進(jìn)行異或
比如：

h = hashCode()-> 1111 0101 1111 1111 1101 1011 1111 0101
h>>>16        -> 0000 0000 0000 0000 1111 0101 1111 1111
h^(h>>>16)    -> 1111 0101 1111 1111 0010 1110 0000 1010 = hash

2.為什么要這么計(jì)算

哈希值是32位的二進(jìn)制數(shù)，我們可以看出，將哈希值右移16位正好是32bit的一半，也就是說它將自己的高16位和低16位做異或，那么當(dāng)table數(shù)組的長(zhǎng)度較小的時(shí)候，哈希值的高位也能參加數(shù)組位置的計(jì)算

三、table的閾值
在HashMap是什么一節(jié)中我們看到table的閾值并不一定是我們自己設(shè)定的容量×加載因子，而是經(jīng)過了tableSizeFor()函數(shù)的計(jì)算，那么這個(gè)函數(shù)又是什么

static final int tableSizeFor(int cap) {
    int n = cap - 1;
      n |= n >>> 1;
      n |= n >>> 2;
      n |= n >>> 4;
      n |= n >>> 8;
      n |= n >>> 16;
   return (n<0)?1:(n>=MAXIMUM_CAPACITY)? MAXIMUM_CAPACITY:n+1;  }

首先，我們這樣做的目的是為了找出大等于用戶給出的哈希表的容量的最小的2的冪，比如用戶給了7，那我們就要找到8，用戶給了14，我們就要找到16. 那為什么通過這種方式就可以找到呢？讓我們來看
假設(shè)我們要尋找的數(shù)是離14最近的且大于它的2的冪，明顯這個(gè)數(shù)是16，為2的4次方

  16的2進(jìn)制： 0001 0000
  14的2進(jìn)制： 0000 1100
  15的2進(jìn)制： 0000 1111

可以這樣想，我們想利用14計(jì)算出16，那我們可以先計(jì)算出15，再加一，而15有一個(gè)特點(diǎn)那就是它有四個(gè)1，那現(xiàn)在的問題就成為了如何讓14從它的第一位非0數(shù)開始將后面的數(shù)字全部轉(zhuǎn)換成1.
首先14和15的第一位非0數(shù)在同一位上，也就是說我們不用管后面的數(shù)，只需要管后面的數(shù)。那有什么方法可以讓所有的數(shù)都轉(zhuǎn)換為1呢，那就是和1進(jìn)行或運(yùn)算。
于是我們想到可以利14的第一位(或前幾位)非零數(shù)與后面的數(shù)進(jìn)行或運(yùn)算。

Cap == 14;
N = cap-1==13;

-1是為了防止若用戶給的數(shù)本身就是2的冪，如16，那么將16-1后依舊//可以利用下面的方法計(jì)算出想要的結(jié)果而不會(huì)出錯(cuò)

 n |= n >>> 1;  0000 1100 
                0000 0110
                0000 1110
 n |= n >>> 2;  0000 1110
                0000 0011
                0000 1111
 n |= n >>> 4;  ...
 n |= n >>> 8;  ...
 n |= n >>> 16; ...

從舉得例子來看，當(dāng)n做第一次或運(yùn)算后，n的前兩位都轉(zhuǎn)換為了1，那么現(xiàn)在就可以利用前兩位將3,4,位轉(zhuǎn)換為1，所以第二次與運(yùn)算將n右移了兩位；同理，進(jìn)行了第二次運(yùn)算后，n的前四位都已經(jīng)是1了可以用它們?nèi)ジ淖?,6,7,8位，后面同理。這就是為什么是以1,2,4,8,16的順序右移。那為什么到右移16位后就停止了呢？
int在java中是4個(gè)子節(jié) 即32位，而向右移動(dòng)16位后，可以從高位第一個(gè)出現(xiàn)1的位置開始向右連續(xù)32位為1，已經(jīng)超越了int的最大值，所以不用在進(jìn)行位移操作了
在方法最后將n+1即的到了我們想要的2的冪
四、如何根據(jù)哈希值計(jì)算出在數(shù)組中的位置

 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
     tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
     //n為數(shù)組的大小，為2的指數(shù)倍

這是putVal函數(shù)中的一小段代碼。我們發(fā)現(xiàn)，在數(shù)組中的位置是用n-1和hash做與運(yùn)算得到的
3.1為什么是n-1?
由于數(shù)組的長(zhǎng)度n一定為二的指數(shù)倍(tableSizeFor()函數(shù)中決定)，所以n-1轉(zhuǎn)換二進(jìn)制時(shí)，后幾位全部是1，前面全是0. 如 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111(15)
這樣，在與哈希值做與運(yùn)算時(shí)(用上面的例子)

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
1111 0101 1111 1111 0010 1110 0000 1010
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

在做與運(yùn)算時(shí)，任何數(shù)和0與都會(huì)成為0，那么這樣就可以保證與運(yùn)算的結(jié)果在0~n-1之間，即數(shù)組下標(biāo)的范圍，不會(huì)發(fā)生數(shù)組越界
下一節(jié)：hashmap的快速存取

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