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目次
ハッシュ計算と配列インデックス
ハッシュ競合を解決する方法
スケーリングメカニズム:負荷係數と再ハッシング
初期容量を設定するためのヒント
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Java Hashmapは內部でどのように機能しますか?

Jul 06, 2025 am 12:22 AM

HashMapは、Hashアルゴリズムを使用してキーを配列インデックスにマッピングして、高速アクセスを実現します。 1。最初にHashCode()を呼び出してハッシュ値を取得し、摂動関數処理とModuloの取得を介してインデックス位置を決定します。 2。リンクリストを使用して、ハッシュ競合を解決します。 Java 8の後、リンクされたリストは検索効率を向上させるために赤と黒の木に変換されます。 3.容量を拡大するときに負荷係數は0.75にデフォルトであり、しきい値が再ハッシュ値を超えると、再ハッシュがアレイ容量を拡大します。 4.初期容量をプリセットして、パフォーマンスを改善するための拡張の數を減らすことができます。

Java Hashmapは內部でどのように機能しますか?

JavaのHashmapは非常に一般的に使用されているコレクションクラスであり、その內部実裝は実際には非常に賢いです。ハッシュアルゴリズムを介してキー(キー)をアレイインデックスにマップし、それにより迅速な挿入と検索を実現します。しかし、それはどのように正確にしましたか?いくつかの重要なポイントを分解しましょう。

Java Hashmapは內部でどのように機能しますか?

ハッシュ計算と配列インデックス

HashMapは配列を使用してデータを內部的に保存し、各要素はノード(またはエントリ)です。キー価値ペアを配置すると、HashMapは最初にhashCode()キーのメソッドを呼び出して整數ハッシュ値を取得し、「摂動関數」を使用してハッシュ値を再度処理し、最後にモジュラス操作を介して配列(つまり、インデックス)の位置を決定します。

Java Hashmapは內部でどのように機能しますか?

例えば:
配列の長さが16であり、特定のキーのハッシュ値が処理後35であると仮定すると、インデックスは35 % 16 = 3であるため、このノードはアレイのサブスクリプトに3として配置されます。

注意すべきは、次のとおりです。

Java Hashmapは內部でどのように機能しますか?
  • 2つの異なるキーが同じインデックスを計算すると、ハッシュ衝突が発生します
  • Java 8は、赤と黒の木に頻繁に衝突する狀況を紹介します(後で話します)

ハッシュ競合を解決する方法

HashMapは、リンクされたリストメソッドを使用してハッシュ競合を処理します。つまり、複數のキーが同じ配列添え付けにマッピングされると、リンクリストに縛られています。

たとえば、3つのキー価値ペアがあり、そのすべてがインデックス= 5に落ちると、配列の5番目の位置にリンクされたリストを形成します。検索するたびに、キー比較のためにこのリンクリストを通過する必要があります(等しい)。

Java 8から始めて、リンクされたリストの長さがしきい値を超えている場合(デフォルトは8)、リンクされたリストは赤と黒の木に変換され、検索の時間の複雑さをO(n)からO(log n)に短縮し、パフォーマンスを向上させることができます。

しかし、注意してください:

  • 赤と黒の木の変換は犠牲を払っており、頻繁に対立する場合にのみ費用対効果が高くなります。
  • ツリー內の要素の數が6未満に減少すると、再びリンクリストに戻ります。

スケーリングメカニズム:負荷係數と再ハッシング

HashMapは固定サイズではなく、データの量に応じて自動的に拡張されます。容量を拡張するかどうかを決定する重要な要因は、デフォルトで0.75です。

実用的な例を示すには:
ハッシュマップを初期化する場合、デフォルト容量は16です。16 16 * 0.75 = 12要素に配置すると、ハッシュマップは元のサイズの2倍に拡張され(32になります)、すべてのキーのインデックスを再計算します。このプロセスは再ハッシングと呼ばれます。

スケーリングはハッシュの競合が多すぎることを回避できますが、コストもあります。

  • 新しい大きな配列を作成する必要があります
  • すべての古いデータを再ハッシュし、新しい配列に挿入します
  • マルチスレッドは、デッドループをトリガーする場合もあります(Hashmapはスレッドセーフではありません)

初期容量を設定するためのヒント

配置する要素の數が事前にわかっている場合は、ハッシュマップを構築するときに初期容量を指定することをお勧めします。これにより、拡張の數を減らし、パフォーマンスを向上させることができます。

たとえば、100個の要素を配置する場合、デフォルトの負荷係數は0.75です。少なくとも100 / 0.75 ≈ 134の容量が必要です。複數の拡張を避けるために、次のように直接作成できます。

 map <string、string> map = new Hashmap <>(134);

もちろん、小さな部屋を離れることもできます。それを150または200に設定するのは問題ありません。


基本的にそれだけです。ハッシュマップは非常に賢いですが、ハッシュの二次摂動、リンクされたリストの赤と黒の木へのしきい値、拡張時間など、簡単に見落とされる小さな詳細があります。これらを理解することは、より効率的なコードを書くのに非常に役立ちます。

以上がJava Hashmapは內部でどのように機能しますか?の詳細內容です。詳細については、PHP 中國語 Web サイトの他の関連記事を參照してください。

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