hashmap中两次hash过程

// 计算二次Hash    
int hash = hash(key.hashCode());

// 通过Hash找数组索引
int i = indexFor(hash, table.length);
 /**
     * Returns a hash code for this string. The hash code for a
     * <code>String</code> object is computed as
     * <blockquote><pre>
     * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
     * </pre></blockquote>
     * using <code>int</code> arithmetic, where <code>s[i]</code> is the
     * <i>i</i>th character of the string, <code>n</code> is the length of
     * the string, and <code>^</code> indicates exponentiation.
     * (The hash value of the empty string is zero.)
     *
     * @return  a hash code value for this object.
     */
    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];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

 

从JDK的API可以看出,它的算法等式就是s[0]31^(n-1) + s[1]31^(n-2) + ... + s[n-1],其中s[i]就是索引为i的字符,n为字符串的长度。这里为什么有一个固定常量31呢,关于这个31的讨论很多,基本就是优化的数字,主要参考Joshua Bloch's Effective Java的引用如下:

The value 31 was chosen because it is an odd prime. If it were even and the multiplication overflowed, information would be lost, as multiplication by 2 is equivalent to shifting. The advantage of using a prime is less clear, but it is traditional. A nice property of 31 is that the multiplication can be replaced by a shift and a subtraction for better performance: 31 * i == (i << 5) - i. Modern VMs do this sort of optimization automatically.

大体意思是说选择31是因为它是一个奇素数,如果它做乘法溢出的时候,信息会丢失,而且当和2做乘法的时候相当于移位,在使用它的时候优点还是不清楚,但是它已经成为了传统的选择,31的一个很好的特性就是做乘法的时候可以被移位和减法代替的时候有更好的性能体现。例如31i相当于是i左移5位减去i,即31i == (i<<5)-i。现代的虚拟内存系统都使用这种自动优化。

现在进入正题,HashMap为什么还要做二次hash呢? 代码如下:
 

static int hash(int h) {
        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

 回答这个问题之前,我们先来看看HashMap是怎么通过Hash查找数组的索引的。

/**
     * Returns index for hash code h.
     */
    static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

其中h是hash值,length是数组的长度,这个按位与的算法其实就是h%length求余,一般什么情况下利用该算法,典型的分组。例如怎么将100个数分组16组中,就是这个意思。应用非常广泛。

既然知道了分组的原理了,那我们看看几个例子,代码如下:

        int h=15,length=16;
        System.out.println(h & (length-1));
        h=15+16;
        System.out.println(h & (length-1));
        h=15+16+16;
        System.out.println(h & (length-1));
        h=15+16+16+16;
        System.out.println(h & (length-1));

运行结果都是15,为什么呢?我们换算成二进制来看看。

System.out.println(Integer.parseInt("0001111", 2) & Integer.parseInt("0001111", 2));

System.out.println(Integer.parseInt("0011111", 2) & Integer.parseInt("0001111", 2));

System.out.println(Integer.parseInt("0111111", 2) & Integer.parseInt("0001111", 2));

System.out.println(Integer.parseInt("1111111", 2) & Integer.parseInt("0001111", 2));

这里你就发现了,在做按位与操作的时候,后面的始终是低位在做计算,高位不参与计算,因为高位都是0。这样导致的结果就是只要是低位是一样的,高位无论是什么,最后结果是一样的,如果这样依赖,hash碰撞始终在一个数组上,导致这个数组开始的链表无限长,那么在查询的时候就速度很慢,又怎么算得上高性能的啊。所以hashmap必须解决这样的问题,尽量让key尽可能均匀的分配到数组上去。避免造成Hash堆积。

 

 

 



回到正题,HashMap怎么处理这个问题,怎么做的二次Hash。

 static int hash(int h) {
        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

新版的是这个

 

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

这里就是解决Hash的的冲突的函数,解决Hash的冲突有以下几种方法:
1. 开放定址法
线性探测再散列,二次探测再散列,伪随机探测再散列)
 2. 再哈希法
3. 链地址法
4. 建立一 公共溢出区

https://juejin.im/entry/5aa72410f265da239235fff2

https://www.jianshu.com/p/8b372f3a195d

 https://tech.meituan.com/2016/06/24/java-hashmap.html