Javaにおけるハッシュマップの実装原理

HashMap はハッシュ テーブルを使用して実装され、ハッシュ関数を通じてキーをスロットにマップして高速アクセスを実現します。競合の処理には、ジッパー、オープン アドレス指定、バケットなどの手法が使用されます。負荷率はバケット数に対する要素数の比率を制御します。これが高すぎると、競合が増加します。 HashMap は競合を減らすために自動的に拡張されます。デフォルトではスレッドセーフではないため、代わりに ConcurrentHashMap を使用する必要があります。

HashMap の実装原理

HashMap は Java で一般的に使用されるデータ構造であり、キーを保存するために使用されます。値のペア。これはハッシュ テーブルに基づいて実装され、要素にすばやくアクセスするためにハッシュ関数を通じてキーをスロットにマップします。

ハッシュ関数

ハッシュ関数は、キーを、ハッシュ テーブル内のキーの位置を表す整数に変換します。 HashMap は、hashCode() メソッドを使用してハッシュ コードを生成し、モジュロ演算を通じてそれをスロットにマップします。

競合処理

2 つのキーが同じスロットにハッシュされると、競合が発生します。 HashMap は次の手法を使用して競合を処理します。

• Zipper メソッド: 競合する要素をリンクされたリストに保存します。
• オープン アドレス指定: ハッシュ テーブルで次に使用可能なスロットを見つけて、そこに要素を挿入します。

バケット

ハッシュ テーブルは複数のバケットに分割されており、各バケットはリンクされたリストまたは配列です。競合する要素は同じバケットに保存されます。

負荷係数

負荷係数とは、ハッシュ テーブルに格納される要素の数とバケットの数の比率を指します。負荷率が高すぎると、衝突が増加するため、ハッシュ テーブルの効率が悪くなります。 HashMap を使用すると、ユーザーは負荷係数を設定できます。デフォルト値は 0.75 です。

拡張

負荷率が事前に設定されたしきい値に達すると、HashMap は自動的に拡張されます。より大きなハッシュ テーブルを作成し、要素を新しいテーブルに再ハッシュします。サイズ変更は衝突を減らし、ハッシュ テーブルの効率を向上させるのに役立ちます。

スレッド セーフ

デフォルトでは、HashMap はスレッド セーフではありません。マルチスレッド環境で HashMap を使用するには、スレッドセーフな HashMap 実装である ConcurrentHashMap を使用する必要があります。同時データ構造を使用して同時アクセスを処理します。

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