阐明 Java 实现 HashSet/HashMap 背后的事实答案

【问题标题】：clarifying facts behind Java's implementation of HashSet/HashMap阐明 Java 实现 HashSet/HashMap 背后的事实
【发布时间】：2014-01-17 22:40:34
【问题描述】：

1。我了解不同的哈希映射机制以及处理键冲突的方式（开放寻址 - 线性/二次探测、链接、可扩展哈希等。HashSet/HashMap 使用哪一个？

2。我意识到一个好的 HashMap 依赖于一个好的散列函数。 Java 的 HashSet/HashMap 如何对对象进行哈希处理？我知道有一个哈希函数，但到目前为止，对于字符串，我不需要实现它。如果我现在想对我创建的 Java 对象进行哈希处理，我需要实现哈希函数吗？还是 Java 有创建哈希码的内置方法？

我知道不能依赖默认实现，因为它基于非恒定的内存地址散列函数。

【问题讨论】：

“我知道不能依赖默认实现，因为它基于非恒定的内存地址散列函数。”实际上，我今天看到了一个较早的问题，涉及到这一点。我认为它所说的是在默认实现中，它将使用对象在首次调用 hashCode 时所具有的内存地址，并缓存必要的位以供以后使用（这样如果内存位置已更改）
java 中的所有对象都有一个内置的 hashCode 方法。 docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/…
是的，我们开始：stackoverflow.com/a/20249790/1476062 涉及hashCode 以及它如何与移动的对象混合。
另外，我之前的评论有误导性，它没有直接使用内存地址。
这一切都可以通过谷歌搜索轻松回答。你会得到很多指向 SO 问题的点击，然后总是有 GrepCode 来查看源代码。

标签： java hash hashmap hashset

【解决方案1】：

问题 1)

Java HashMap 实现使用链接实现来处理冲突。把它想象成一个链表数组。

问题 2

Object 具有 equals 和 hashCode 的默认实现。 equals 实现为 return this == other 和 hashcode （就所有意图和目的而言）实现为为每个实例分配一个随机标识符并将其用作 hashCode。

作为 Java extends Object 中的所有类，它们都继承了这些实现。

默认情况下，某些类会覆盖这些实现。正如您所提到的，String 是一个很好的例子。另一个是集合 API 中的类 - 所以ArrayList 基于它包含的元素实现这些方法。

就实现一个好的hashCode 而言，这有点像黑暗艺术。 Here's a pretty good summary 最佳实践。

您的最终评论：

我知道不能依赖默认实现，因为它基于非恒定的内存地址散列函数。

这是不正确的。 hashCode 的默认实现是常量，因为它是方法契约的一部分。来自the Javadoc：

每当在同一对象上多次调用它时执行 Java 应用程序时，hashCode 方法必须一致返回相同的整数，只要不使用 equals 中的信息对象上的比较被修改。这个整数不需要保留从应用程序的一次执行到另一次执行一致相同的应用程序。

【讨论】：

【解决方案2】：

阅读the source code for HashMap，您可以自己回答其中的许多问题。

（提示：您通常可以使用 Google 找到 Java SE 类的源代码；例如，搜索“java.util.HashMap source”。）

我了解不同的哈希映射机制以及处理密钥冲突的方式（开放寻址 - 线性/二次探测、链接、可扩展哈希等。HashSet/HashMap 使用哪一个？

链接。请参阅源代码。（我链接到的版本中的第 154 行）。

Java 的 HashSet/HashMap 如何对对象进行哈希处理？

它没有。调用对象的hashCode 方法来执行此操作。请参阅源代码。（第 360 行）。

如果您查看代码，您会发现一些有趣的皱纹：

代码（在我链接到的版本中）使用特殊方法对字符串进行哈希处理。（这似乎是为了允许在平台级别“调整”字符串的散列。我没有深入研究这个......）
Object.hashCode() 调用返回的哈希码被进一步“加扰”以减少冲突的机会。（阅读评论！）

如果我现在想对我创建的 Java 对象进行哈希处理，我需要实现哈希函数吗？

你可以这样做。

您是否需要这样做取决于您如何为班级定义equals。具体来说，Java 的HashMap、HashSet 及相关类对hashcode() 和equals(Object) 提出以下要求：

如果a.equals(b) 则a.hashCode() == b.hashCode()。
虽然a 在HashSet 中或者是HashMap 中的键，但a.hashCode() 返回的值不得更改。
如果!a.equals(b)，那么a.hashCode() == b.hashCode() 的概率应该很低，特别是如果a 和b 可能是应用程序的哈希键。

（出于性能原因的最后一个要求。如果你有一个“差”的哈希函数，导致不同的键很可能哈希相同的哈希码，你会遇到很多冲突。哈希链会变得不平衡，你不会获得哈希表操作通常预期的平均O(1) 性能。在最坏的情况下，性能将是O(N)；即相当于链表的线性搜索。）

或者 Java 是否有内置的方法来创建哈希码？

每个类都从Object 继承一个默认的hashCode() 方法（除非它被覆盖）。它使用所谓的“身份哈希码”；即基于对象身份（其引用）的哈希值。这与equals(Object) 的默认实现相匹配......它只是使用== 来比较引用。

我知道不能依赖默认实现，因为它基于非恒定的内存地址散列函数。

这是不正确的。

默认的hashCode() 方法返回“身份哈希码”。这通常基于对象在某个时间点的内存地址，但它不是对象的内存地址。

特别是，如果一个对象被垃圾收集器移动，它的“身份哈希码”保证不会改变。是的。没错，它不会改变……即使对象被移动了！

^{（他们如何有效地实现这一点相当聪明。有关详细信息，请参阅https://stackoverflow.com/a/3796963/139985。）}

底线是默认的Object.hashCode() 方法满足我上面列出的所有要求。它可以值得信赖。

【讨论】：