哈希表由浅入深🔥

一、前置理解

哈希表

哈希表（也叫散列表），是根据键（Key）而直接访问在内存存储位置的数据结构。
哈希表底层就是数组。

hashCode

hashCode 称为 哈希码 也叫 散列码。是一个 int 值，用来表示一个对象。
默认是通过地址转换的，一般重写让它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。
hashCode方法 主要是为了给诸如HashMap这样的哈希表使用。

哈希算法

简单的理解就是把 hashcode 转成下标的规则方式。

二、哈希表案例

举例：　我存储了一个学校的学生对象。现在有个需求，我要查找姓名叫张三的学生。

数组解决

使用数组存储学生，然后从第一个元素遍历。判断每一个学生的名字等不等于张三。
弊端 如果学生比较多。每次查询需要从第一个元素遍历，直到找到元素，效率太低了

哈希表解决

添加元素的时候，每个对象的 hashcode 通过算法转成下标。该学生对象保存在该下标。
我要找张三的话，不管多少元素，直接把张三的 hashcode 转成下标，通过下标一次查找就找到该元素了。

比如现在我使用的算法就是 (hashcode 对数组长度取模)，为了容易理解，真正的算法肯定不是这样的。

在这里插入图片描述
弊端 可能会出现哈希冲突。

三、什么是哈希冲突

哈希冲突就是两个不同的元素，通过哈希函数得出的实际存储地址相同了。也叫哈希碰撞。

举个例子

数组长度是 10，张三对象的 hashcode 通过算法得到下标为 3，李四对象的 hashcode 通过算法得到下标也是 3，这就是哈希冲突。

在这里插入图片描述

疑问：好的算法会哈希冲突吗

由于通过哈希函数产生的哈希值是有限的，拿 Java举例 hashcode的取值范围为 -2^31 到 2^31-1
而数据（对象）理论上是无穷的。
稍微思考一下就可以发现，既然数据是不定长的，但是哈希值是定长的，哈希值是有限集，而数据可以是无限多的。
所以“碰撞”是必然会发生的，一个成熟的哈希算法会有更好的防碰撞性。但是还是会出现哈希冲突

四、解决哈希冲突

JDK1.7 实现方式

哈希冲突的解决方案有很多种，这里讲其中一种：链地址法
JDK 1.7 即之前版本 HashMap 使用的就是这种方式

在这里插入图片描述
当出现冲突时，在冲突的地址上生成一个链表，将冲突的元素的 key，通过equals进行比较。
这时候就算张三和李四冲突了。equals 比较他们不是同一个人，李四放在链表的第二个位置即可。是同一个人就不会添加重复元素张三了。
查找张三和李四的时候还是通过哈希算法得到索引，再拿索引中链表的元素一个一个比较，效率仍然很高

JDK1.8 实现方式

JDK1.7 中，如果链表过长的话，查询效率会降低，
JDK1.8 之后，又添加了红黑树，如果链表过长了会自动把该链表转成红黑树，从而提高效率

在这里插入图片描述

五、为什么必须重写 hashcode 和 equals

为什么重写 hashcode

hashcode 方式是Object 中的本地方法，返回的是对象地址转成的 int 值。
因为要保证相同的对象hashcode相同，所以需要重写。

1. 未重写hashcode

未重写hashcode

    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("小明", 18);
        Student student2 = new Student("小红", 20);
        Student student3 = new Student("小红", 20);
        System.out.println(student.hashCode());
        System.out.println(student2.hashCode());
        System.out.println(student3.hashCode());
    }

1735600054
21685669
2133927002

在我们看来 student2 和 student3 是同一个元素，但是 hashcode 值却不同。
问题:
这样的话，使用 hashMap 保存数据就会导致添加的数据在数组中重复，因为他是通过 hashcode 确定索引位置的。

2. 重写hashcode

因为要保证相同的对象 hashcode 相同，所以必须要重写。
可以使用 IDEA 快速重写，大概重写规则就是和属性关联，属性相同的对象，hashcode相同。

	public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("小明", 18);
        Student student2 = new Student("小红", 20);
        Student student3 = new Student("小红", 20);
        System.out.println(student.hashCode());
        System.out.println(student2.hashCode());
        System.out.println(student3.hashCode());
    }