HashMap 是 Java 中一個非常常用的數據結構,它基于哈希表實現,允許我們使用任何對象作為鍵來存儲和檢索值。HashMap 的內部實現涉及以下幾個關鍵概念:
哈希表(Hash Table):哈希表是一種數據結構,它提供了快速的插入、刪除和查找操作。哈希表通過哈希函數將鍵映射到存儲空間內的位置。在 HashMap 中,哈希表由一個名為“table”的數組實現。
哈希函數(Hash Function):哈希函數是將鍵轉換為哈希表中索引的算法。在 HashMap 中,哈希函數主要用于計算鍵的哈希碼(hash code),然后將其映射到哈希表的索引。哈希函數的設計需要盡量保證不同的鍵能夠映射到不同的索引,以減少沖突(collision)的發生。
哈希沖突(Hash Collision):當兩個不同的鍵通過哈希函數映射到同一個索引時,就會發生哈希沖突。為了解決哈希沖突,HashMap 采用了鏈地址法(separate chaining)。在鏈地址法中,每個哈希表的索引對應一個鏈表,當發生沖突時,新的鍵值對會被添加到對應索引的鏈表中。
負載因子(Load Factor):負載因子是哈希表中已存儲元素數量與哈希表容量之比。當負載因子超過一定閾值(默認為 0.75)時,HashMap 會自動進行擴容,以減少哈希沖突的發生。擴容過程中,HashMap 會創建一個新的哈希表,并將原有的鍵值對重新分配到新的哈希表中。
總結一下,HashMap 的鍵值對存儲原理主要包括哈希表、哈希函數、哈希沖突解決方法(鏈地址法)以及負載因子和擴容策略。這些技術共同保證了 HashMap 能夠高效地存儲和檢索鍵值對。