HashMap原理：从数据结构经典重温！

HashCode为什么使用31作为乘数？

在HashMap中，HashCode乘数是用于将键值映射到哈希桶中的关键参数。选择31作为乘数有以下几个原因：

• 奇数： 31是一个奇数，这可以减少哈希冲突。当键值与31相乘时，结果更分散，分布更均匀，从而降低了冲突的可能性。
• 与2互质： 31与2互质，这意味着它与任何2的幂数都没有公约数。这可以确保哈希值在哈希表中分布均匀，并减少哈希冲突。
• 快速计算： 31是一个小质数，因此与它相乘的计算速度很快。这对于性能至关重要，尤其是在处理大量键值时。

散列碰撞的处理策略

散列碰撞是指不同的键值映射到相同的哈希桶中的情况。为了解决散列碰撞，HashMap采用了以下几种策略：

• 开放寻址： 在开放寻址中，当发生散列碰撞时，会在哈希表中搜索下一个可用的哈希桶，并将键值存储在其中。开放寻址的常见方法包括线性探测、二次探测和双重散列。
• 闭合寻址： 在闭合寻址中，当发生散列碰撞时，会在哈希桶中存储一个链表，并将键值添加到链表中。链表中的元素按照哈希值排序，以便于查找。
• 链地址法： 当哈希函数把元素映射到同一个地址时，采用链表法解决冲突。该方法将哈希表中的每个位置视为一个链表的头结点，凡是哈希值相同的元素，都保存在一个链表中。

寻址方式及优化技巧

HashMap的寻址方式主要有以下几种：

• 线性探测： 线性探测是一种最简单的开放寻址方法。当发生散列碰撞时，会在哈希表中从当前哈希桶开始，依次向后搜索下一个可用的哈希桶，并将键值存储在其中。
• 二次探测： 二次探测是一种改进的开放寻址方法。当发生散列碰撞时，会在哈希表中从当前哈希桶开始，以一个固定的步长依次向后搜索下一个可用的哈希桶，并将键值存储在其中。
• 双重散列： 双重散列是一种更复杂的开放寻址方法。当发生散列碰撞时，会使用两个不同的哈希函数来计算键值的哈希值，然后分别从这两个哈希值开始搜索下一个可用的哈希桶，并将键值存储在其中。

为了优化HashMap的性能，可以采用以下几种技巧：

• 调整装载因子： 装载因子是指哈希表中已使用的哈希桶的数量与哈希表总容量的比率。装载因子过高会导致哈希冲突的概率增加，从而降低HashMap的性能。因此，需要根据具体情况调整装载因子，以达到最佳性能。
• 调整哈希表的大小： 哈希表的大小是指哈希表中哈希桶的数量。哈希表的大小过小会导致哈希冲突的概率增加，从而降低HashMap的性能。因此，需要根据具体情况调整哈希表的大小，以达到最佳性能。
• 使用自定义哈希函数： 默认情况下，HashMap使用Object.hashCode()方法来计算键值的哈希值。如果键值的哈希值分布不均匀，则会导致哈希冲突的概率增加，从而降低HashMap的性能。因此，可以根据具体情况使用自定义哈希函数来计算键值的哈希值，以达到最佳性能。

结语

HashMap是一种广泛使用的Java集合框架，它可以存储键值对，并根据键值快速查找对应的值。HashMap的原理并不复杂，但它却是一个非常重要的数据结构，在许多应用场景中都有着广泛的应用。通过理解HashMap的原理，我们可以更好地利用它来解决实际问题，并提高程序的性能。