一、首先讲下hashmap的hash算法
1 static final int hash(Object key) { 2 int h; 3 return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); 4 }
从上面的代码可以看到key的hash值的计算方法。key的hash值高16位不变,低16位与高16位异或作为key的最终hash值。(h >>> 16,表示无符号右移16位,高位补0,任何数跟0异或都是其本身,因此key的hash值高16位不变。)
为什么要这么干呢? 这个与HashMap中table下标的计算有关。
n = table.length;
index = (n-1) & hash;
因为,table的长度都是2的幂,因此index仅与hash值的低n位有关(此n非table.leng,而是2的幂指数),hash值的高位都被与操作置为0了。
假设table.length=2^4=16。
由上图可以看到,只有hash值的低4位参与了运算。
这样做很容易产生碰撞。设计者权衡了speed, utility, and quality,将高16位与低16位异或来减少这种影响。设计者考虑到现在的hashCode分布的已经很不错了,而且当发生较大碰撞时也用树形存储降低了冲突。仅仅异或一下,既减少了系统的开销,也不会造成的因为高位没有参与下标的计算(table长度比较小时),从而引起的碰撞。
二、tableSizeFor(cap)
该函数为Hashmap和ConcurrentHashMap中的算法函数,该算法充分使用了移位操作
1 /** 2 * Returns a power of two size for the given target capacity. 3 */ 4 static final int tableSizeFor(int cap) { 5 int n = cap - 1; 6 n |= n >>> 1; 7 n |= n >>> 2; 8 n |= n >>> 4; 9 n |= n >>> 8; 10 n |= n >>> 16; 11 return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1; 12 }
首先,为什么要对cap做减1操作。int n = cap - 1;
是为了防止,cap已经是2的幂。
如果cap已经是2的幂, 又没有执行这个减1操作,则执行完后面的几条无符号右移操作之后,
返回的capacity将是这个cap的2倍。
下面看看这几个无符号右移操作:
如果n这时为0了(经过了cap-1之后),则经过后面的几次无符号右移依然是0,最后返回的capacity是1(最后有个n+1的操作)。
这里只讨论n不等于0的情况。
第一次右移
n |= n >>> 1;
由于n不等于0,则n的二进制表示中总会有一bit为1,这时考虑最高位的1。通过无符号右移1位,则将最高位的1右移了1位,再做或操作,使得n的二进制表示中与最高位的1紧邻的右边一位也为1,如000011xxxxxx。
第二次右移
n |= n >>> 2;
注意,这个n已经经过了n |= n >>> 1;
操作。假设此时n为000011xxxxxx ,则n无符号右移两位,会将最高位两个连续的1右移两位,然后再与原来的n做或操作,这样n的二进制表示的高位中会有4个连续的1。如00001111xxxxxx 。
第三次右移
n |= n >>> 4;
这次把已经有的高位中的连续的4个1,右移4位,再做或操作,这样n的二进制表示的高位中会有8个连续的1。如00001111 1111xxxxxx 。
以此类推
注意,容量最大也就是32bit的正数,因此最后n |= n >>> 16;
,最多也就32个1,但是这时已经大于了MAXIMUM_CAPACITY
,所以取值到MAXIMUM_CAPACITY
。