手撕HashMap（原理）

请说一下HashMap的底层原理。。。相信很多小伙伴都从面试官那里通过这句话。本文将带领大家一步步脱掉HashMap的外衣，写一个自己的HashMap
放在前面：什么是hash？

首先HashMap绝对不是一个简单的存储键值对的集合，如果面试的时候回答键值对基本上凉一半，，，正确答案是：HashMap是一个线性链表结构，由数组和链表共同构建而成。
如图：

可以看到纵向的是数组，横向的是链表，数组和链表有机结合组成了HashMap。
这里有一个问题：为什么要使用数组和链表？大家还记不记得数组和链表的特性,数组查询速度快存取速度不行，链表增删速度快查找慢，那么有没有一种结构能够查询和存取速度都相对理想，不像数组和链表这么偏科呢？HashMap！
HashMap是这么存储的：先计算（K，V）中的K的哈希值，然后对（数组长度-1）取摩确定要存储的纵向数组上的位置，这里横向上是一个链表结构。首先判断该链表否为空，为空就放进去并使next指针指向null，不为空时就利用临时变量把新来的元素插到原数据的前面。这样HashMap的存储就完成了。那么HashMap是怎么存储的大家肯定心里多多少少都有点逼数了吧。同样先使用K计算后先找出纵向位置，然后比较K是否与当前地址一致，一致就取出，不一致就next，直至找出该元素。这样兼顾数组与链表的长处查的时候使用数组特性多一点，取得时候使用链表。这里我们想一下，如果横向链表过长，当查询时是不是充分利用了链表低效率的查询特性。。。。那么是不是应该控制这种横向链表的无益增长，怎么做，答案是使用负载因子一旦超出临界值就扩容，然后重新装配。

说了这么多，到底该怎么实现一个HashMap？上干货
这里就不一步步解释了，大家如果有问题可以在下面留言
第一步，定义接口：

package com.david;public interface Map<K,V> {//向HashMap中插入值public V put(K k,V c);//根据Key获取HashMap中的值public V get(K k);//获取集合中的元素个数public int size();//获取几何中，键值对的对象interface  Entry<K,V>{K getKey();V getValue();V setValue(V v);}
}

第二步实现接口：

package com.david;public class HashMap<K, V> implements Map<K, V> {//数据存储结构=》 数组加链表 Node<K, V>[] array = null;//数组/hash桶的初始长度private static int defaultLength = 16;//加载因子/扩容因子private static double factor = 0.75D;//集合中的元素个数private int size;//调试打印函数public void print() {System.out.println("***************");if (array != null) {Node<K, V> node = null;for (int i = 0; i < array.length; i++) {node = array[i];System.out.print("下标【" + i + "】");while (node != null) {System.out.print("[" + node.getKey() + ":" + node.getValue() + "]");if (node != null)node = node.next;elsenode = null;}System.out.println();}}}//put元素方法@Overridepublic V put(K k, V v) {//1、懒加载机制，使用的时候进行分配if (array == null) {array = new Node[defaultLength];}//2、通过hash算法，计算出具体插入的位置int index = position(k, defaultLength);//判断是否需要扩容if (size > defaultLength * factor) {resize();}//3、加入要放入的元素Node<K, V> node = array[index];if (node == null) {array[index] = new Node<K, V>(k, v, null);size++;} else {if (k.equals(node.getKey()) || k == node.getKey()) {return node.setValue(v);} else {array[index] = new Node<K, V>(k, v, node);size++;}}return null;}//扩容，并重新排列元素private void resize() {//翻倍扩容//1、创建新temp arrayNode<K, V>[] temp = new Node[defaultLength << 1];//2、重新计算散列值，插入到新的array中。code=key%（defaultLength-1） ---》code=key%（defaultLength*2-1）Node<K, V> node = null;for (int i = 0; i < array.length; i++) {node = array[i];while (node != null) {//重新散列int index = position(node.getKey(), temp.length);Node<K, V> next = node.next;node.next = temp[index];temp[index] = node;node = next;}}//替换掉老的arrayarray = temp;defaultLength = temp.length;temp = null;}private int position(K k, int Length) {int code = k.hashCode();//取模算法return code % (Length - 1);//求与算法//return code & (defaultLength-1);}@Overridepublic V get(K k) {if (array != null) {int index = position(k, defaultLength);//获取对应哈希桶节点Node<K, V> node = array[index];//遍历链表while (node != null) {//返回对应key的valueif (node.getKey() == k)return node.getValue();elsenode = node.next;}}return null;}@Overridepublic int size() {return 0;}static class Node<K, V> implements Map.Entry<K, V> {K key;V value;Node<K, V> next;public Node(K key, V value, Node<K, V> next) {this.key = key;this.value = value;this.next = next;}@Overridepublic K getKey() {return this.key;}@Overridepublic V getValue() {return this.value;}@Overridepublic V setValue(V v) {V oldValue = this.value;this.value = v;return oldValue;}}
}

第三步：测试

import com.david.HashMap;public class Main {public static void main(String[] args) {HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>();for (int i = 1; i < 50; i++) {map.put("0" + i + "号", "0" + i);}map.print();System.out.println("--->" + map.get("01号"));}
}

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