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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一向是找工作時(shí)的考點(diǎn)及難點(diǎn)，在此我們簡(jiǎn)單以實(shí)例來簡(jiǎn)單對(duì)HashMap及LinkHashMap進(jìn)行說明。 # 前言（fei hua) 其實(shí)所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最終都是在解決**取數(shù)**的問題，而如何能夠按照要求要**取數(shù)**，則需要有一個(gè)良好的**存數(shù)**機(jī)制，現(xiàn)實(shí)生活中最典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是我們身邊的圖書館了，圖書館那規(guī)則對(duì)圖書進(jìn)行編碼，比如我們查詢某本圖書得到以下信息：  我們按此提示信息，來到紅橋管閱覽二區(qū)找到**分類號(hào)**TP314.12對(duì)應(yīng)的圖書區(qū)，然后在按該索引號(hào)的**字順**逐漸的找到我們想借閱的書籍。只所以能夠按上述的規(guī)則找到相關(guān)的書籍，是由于在進(jìn)行圖書上架時(shí)先對(duì)圖片進(jìn)行了分類、編碼，然后按分類編碼進(jìn)行了相應(yīng)的存放。這其實(shí)就是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)定了如果存數(shù)據(jù)，同時(shí)又按存數(shù)據(jù)的規(guī)則來規(guī)定了如何取數(shù)據(jù)。 回想一下第一次去圖書館的經(jīng)歷是非常痛苦的，雖然可以根據(jù)索引號(hào)來快速的獲取分類號(hào)，但TP31X的圖書真是太多了。按**字順**索引的方式，很難由TP311(程序設(shè)計(jì)、軟件工程)、TP312(程序語言、算法語言)等熱門的書籍中快速找到我們想到的那本。 # HashMap HashMap的出現(xiàn)，便很好的解決當(dāng)前了問題。關(guān)于HashMap的文章google一搜一大把，具體的原理層面的就是不在這里重復(fù)講了。在此，我們舉個(gè)小例子來幫助大家來理解這個(gè)HashMap。 ## 情景模擬 我們假設(shè)以下情景： * [ ] 你有90張銀行卡片，這些銀行卡片的尾號(hào)是隨機(jī)的 * [ ] 你有很多張小卡片，每張小卡片僅可記錄1個(gè)兩位數(shù) * [ ] 你家中有100個(gè)可以存放銀行卡片的儲(chǔ)物格，每個(gè)儲(chǔ)物格均存放了一張銀行卡片和一張小卡片 * [ ] 對(duì)100個(gè)儲(chǔ)物格進(jìn)行編號(hào)，范圍為0-99。 ## 問題 你每天都需要隨機(jī)的由支付定綁定的銀行卡列表中找一張銀行卡，進(jìn)而去ATM機(jī)提現(xiàn)，那你如何能夠快速的由儲(chǔ)物格中找到這張卡片。 ## 解決方案 HashMap是解決方案的一種，它的解決方案大體如下： 首先，拿出10個(gè)小卡片順序排列（0-9號(hào)），并將每個(gè)儲(chǔ)物格內(nèi)內(nèi)置一張小卡片：  然后假設(shè)依次裝入100張銀行卡，前10張卡的卡號(hào)分別為： ``` xxxxxxxxx1025 xxxxxxxxx7842 xxxxxxxxx9863 xxxxxxxxx5625 xxxxxxxxx2324 xxxxxxxxx6532 xxxxxxxxx3699 xxxxxxxxx9845 xxxxxxxxx6242 ``` ### 存數(shù)據(jù) 第銀行卡102`5`裝入`0`號(hào)儲(chǔ)物格，同時(shí)將第`5`號(hào)小卡片的值設(shè)置為`0`  將銀行卡784`2`裝入`1`號(hào)儲(chǔ)物格，同時(shí)將第`2`號(hào)小卡片的值設(shè)置為`1`；將銀行卡986`3`裝入第`2`號(hào)儲(chǔ)物格，同時(shí)將第`3`號(hào)小卡片的值設(shè)置為`2`。  將銀行卡562`5`裝入第`3`號(hào)儲(chǔ)物格。同時(shí)嘗試將第`5`號(hào)小卡片的值設(shè)置為`3`： * [ ] 1. 如果該小卡片空白，則寫入`3`，程序終止 * [ ] 2. 否則獲取小卡片上的值 * [ ] 3. 找到該值對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)物格中的小卡片 * [ ] 4. 重復(fù)1 所以我們獲取到了5號(hào)小卡片上的值0，來到了0號(hào)儲(chǔ)物格并取出其小卡片，并寫入3.  繼續(xù)按上述規(guī)則存入2324、6532兩張銀行卡：  仔細(xì)的觀察上圖，我們好像發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律，那就是小卡片上記錄的文字即是儲(chǔ)物格的編號(hào)。如果將小卡片與儲(chǔ)物格用顏色進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則將得到下圖：  我們剛剛順序的存放了幾張銀行卡，其實(shí)這并不是必須的，比如我們可以將下一張3699尾號(hào)的銀行卡直接放到7號(hào)儲(chǔ)物格中：  這完全沒有任何問題，我們繼續(xù)按上面的規(guī)則將9845放到第10號(hào)儲(chǔ)物格(假設(shè)第8，9號(hào)儲(chǔ)物格暫不可用)中：  其尾號(hào)為5，則找第5號(hào)卡片，得到值0 -> 繼續(xù)找第0號(hào)儲(chǔ)物格，得到0號(hào)儲(chǔ)物格的小卡片的值3 -> 繼續(xù)找第3號(hào)儲(chǔ)物格， 得到該儲(chǔ)物格中的空白小卡片，于是將10寫入到該卡片上。  > 最后一張銀行卡，你來放吧。 ### 取數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)存好了，取就簡(jiǎn)單了。假設(shè)我們要取7842的銀行卡。 * 9842的尾號(hào)為2 * 找到第2號(hào)小卡片，獲取值1 * 找到1號(hào)儲(chǔ)物格，該銀行卡即為我們想要的9842 假設(shè)我們要找9845號(hào)銀行卡： * 9845的尾號(hào)為5 * 找到第5號(hào)小卡，獲取值0 * 找到第0號(hào)儲(chǔ)物格，獲取銀行卡1025，不是我們要找的9845，則讀取該儲(chǔ)物盒中的小卡片的值3 * 找到第3號(hào)儲(chǔ)物格，獲取銀行卡5825，不是我們要找的9845，則讀取該儲(chǔ)物盒中的小卡片的值10 * 找到第10號(hào)儲(chǔ)物格，獲取銀行卡9845，返回。 假設(shè)我們要找9999號(hào)銀行卡 * 9999的尾號(hào)為9 * 找到第9號(hào)小卡，獲取值7 * 找到第7號(hào)儲(chǔ)物格，獲取銀行卡3699，不是我們要找的9999，則讀取該儲(chǔ)物盒中的小卡片的值 * 該卡片無值，表明我們未存儲(chǔ)尾號(hào)為9999的銀行卡，返回null 以上存銀行卡的過程，即是HaspMap的存值和取值過程，刪除數(shù)據(jù)的過程也不復(fù)雜，主要是要考慮刪除數(shù)據(jù)不能對(duì)歷史的數(shù)據(jù)查詢?cè)斐捎绊?。比如我們想刪除1025這個(gè)銀行卡，則： * [ ] 通過小卡片A找到該銀行卡所在的儲(chǔ)物格 * [ ] 獲取該儲(chǔ)物格的小卡片B * [ ] 將小卡片B移到小卡片A的位置 * [ ] 清空該儲(chǔ)物格（移除銀行卡、放置新的小卡片）  將小卡片B(數(shù)值為3)移到小卡片A(數(shù)值為0)的位置，清空0號(hào)儲(chǔ)物格中后：  # 圖的認(rèn)讀 在計(jì)算機(jī)中，無論是小卡片還是儲(chǔ)物格，對(duì)應(yīng)的都是**內(nèi)存**，內(nèi)存是連續(xù)的存儲(chǔ)空間，就像我們剛剛看到的連續(xù)的儲(chǔ)物格。我們常說計(jì)算機(jī)是**內(nèi)存**最小的單元是位bit，每位可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制0或1。對(duì)內(nèi)存操作時(shí)，往往會(huì)把8位看做一個(gè)整體來進(jìn)行集中操作，這是由于`位`的粒度實(shí)在是太小了，就像現(xiàn)實(shí)生活中我們無法購買一粒瓜子以及無法購法1ml的牛奶是一個(gè)道理。在計(jì)算機(jī)中，把8個(gè)位組成的連續(xù)存儲(chǔ)單元稱為1個(gè)字節(jié)，這便是內(nèi)存單元的最小粒度，也是我們?cè)趯W(xué)習(xí)相關(guān)的理論課時(shí)1Byte = 8bit的根本原因。前面我們學(xué)習(xí)過了字符的編碼，經(jīng)查詢?cè)赨TF-8編碼中`夢(mèng)`的編碼為：`0xE6 0xA2 0xA6 (e6a2a6)`；也學(xué)習(xí)過ascii編碼，經(jīng)查詢`i`的編碼為`0x69`。則在內(nèi)存中是如下存儲(chǔ)`i夢(mèng)`這兩個(gè)字符的：  由于4個(gè)二進(jìn)制（位）恰好可以用1個(gè)16進(jìn)制來表示，所以為了易于交流、閱讀，我們通常會(huì)將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制。進(jìn)而在一個(gè)內(nèi)存單元中，便由8個(gè)二制進(jìn)的位變?yōu)?個(gè)16進(jìn)制的字符了。比如我們?cè)谑謾C(jī)中查看硬件信息（ios中請(qǐng)依次點(diǎn)擊：通用 -> 關(guān)于本機(jī)），會(huì)發(fā)現(xiàn)無線局域網(wǎng)地址、藍(lán)牙設(shè)置的信息。該信息即是用16進(jìn)制來表示的二進(jìn)制，比如我的手機(jī)無線局域網(wǎng)地址為：`80:82:D5:...`，每?jī)晌?6進(jìn)制為1組，這2個(gè)16進(jìn)制共同表示了一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容；在比如我們進(jìn)行IP地址設(shè)置時(shí)，假設(shè)設(shè)定值為：`192.168.0.1`，中間之所以用`.`進(jìn)行分離，也是由于每個(gè)分隔的數(shù)字代表了一個(gè)字節(jié)，8個(gè)二進(jìn)制（1個(gè)字節(jié)）在無符號(hào)數(shù)中的取值范圍是0-255，所以當(dāng)我們?cè)O(shè)置IP地址的相關(guān)參數(shù)時(shí)，最大值不會(huì)超出255，也就是16進(jìn)制的FF，如果超出這個(gè)值，1個(gè)字節(jié)就放不下了，所以當(dāng)我們嘗試使用大于255的值設(shè)置IP地址的相關(guān)值時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)使用自己的錯(cuò)誤提醒機(jī)制來提醒我們。 我們?cè)谟?jì)算機(jī)專業(yè)課的學(xué)習(xí)過程中，常常會(huì)看到這樣表示內(nèi)存：  每個(gè)內(nèi)存單元均表示8個(gè)二進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)字節(jié)。在表示過程中，常用兩個(gè)16進(jìn)制數(shù)來表示：  內(nèi)存是連續(xù)的存儲(chǔ)空間，但由于印刷方便的原因，在進(jìn)行一些內(nèi)存展示的時(shí)候，我們無法在一行中將所有的內(nèi)存單元一字排開。所以才采用了上面的展示方法，也就是說每行的最后一個(gè)內(nèi)存單元與下一行的第一個(gè)內(nèi)存單元實(shí)際上是鄰居：  左側(cè)與上側(cè)的數(shù)字共同決定了某塊內(nèi)存單元的編號(hào)，此編號(hào)的最小值為0，最大為FFFFH(16位機(jī))或FFFF FFFFH （32位機(jī)）或FFFF FFFF FFFF FFFFH（64位機(jī)）。在各種演示及圖表中，我們更喜歡使用位數(shù)更少的16位機(jī)地址來做示例，16位機(jī)較32、64位機(jī)而言除了長(zhǎng)度不同以外，其它的均相同。隨便找3個(gè)內(nèi)存單元，他們地址如下：  有部分圖解中，也會(huì)用豎直的方式來表示內(nèi)存：  這與橫向使用完全相同，只所以豎著用也是完全出于印刷的角度。如果使用此段內(nèi)存的4-7號(hào)來存儲(chǔ)`i夢(mèng)`，則在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中相應(yīng)圖表中，會(huì)如下表示：  ## 計(jì)算機(jī)中的HASHMAP 有了前面看圖表的基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合google再理解hashMap就不難了，由網(wǎng)上找到了一張?jiān)瓐D如下：  加入圖解后：  計(jì)算機(jī)的HashMap存數(shù)據(jù)與我們的在存儲(chǔ)格中存銀行卡大同小異，它大概經(jīng)歷這么4個(gè)步驟。 * [ ] 拿出16個(gè)小卡片（連續(xù)的內(nèi)存單元） * [ ] 隨便找塊連續(xù)內(nèi)存，存對(duì)象（實(shí)際上為對(duì)象的引用）以及next小卡片，并記錄該連續(xù)內(nèi)存的**起始地址**。 * [ ] 獲取存入對(duì)象的hash值（JVM提供，基于內(nèi)存地址），比如獲取到的值為2657860 * [ ] 使用對(duì)象的hash值與(16 - 1)相與，得到一個(gè)0 - 15之間的值，比如 `2657860?&?(16-1)?=?4`，結(jié)果為4 * [ ] 去4號(hào)卡片找值，該卡片如果無值，則將**起始地址**存入；如果有值，則按該值去找連續(xù)內(nèi)存單元中的next；next無值，便存入**起始地址**，有值則繼續(xù)向下找。 我們以16位機(jī)為例，在上圖的基礎(chǔ)上存入`i夢(mèng)`、`i云`、`i智`：  則表示實(shí)際在內(nèi)存中如下進(jìn)行存儲(chǔ)：  它們間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：  # LinkedHashMap LInkedHashMap結(jié)合了HashMap及雙向鏈表，它犧牲了部分查詢效率，多占用了一些內(nèi)存空間，但解決了HashMap無序的特點(diǎn)。 > 在獲取HaspMap中的全部數(shù)據(jù)時(shí)，它輸出數(shù)據(jù)的順序并不取決于輸入數(shù)據(jù)的順序。也就是說，同是一組數(shù)據(jù)輸入HashMap，無論你的輸入順序是什么，最終循環(huán)獲取HashMap中的值時(shí)，得到的輸出順序都是一致的。 ## 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)  在儲(chǔ)物格中又增加了一張卡片來記錄上一條數(shù)據(jù)的位置。 * before 上一條數(shù)據(jù)的位置(連續(xù)內(nèi)存存儲(chǔ)起始位置) * key、value兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng) * after 下一條數(shù)據(jù)的位置 ## 第一次添加數(shù)據(jù) `put(cbr250r, null)`，計(jì)算cbr250的hash值與15相與的值為10  * 與HashMap相同，LinkHashMap先創(chuàng)建了大小為16的連續(xù)內(nèi)存空間，并添加數(shù)據(jù) * 增加了兩個(gè)屬性head與tail分別記錄頭與尾，并將這兩個(gè)屬性同時(shí)指向了該數(shù)據(jù)。 > 其實(shí)16這個(gè)數(shù)字并不準(zhǔn)確，相對(duì)于8位機(jī)，它的大小就是16；但相對(duì)于16位機(jī)，我們則需要2個(gè)字節(jié)( 2 * 8 = 16 ) 來存儲(chǔ)內(nèi)存地址，所以它的大小應(yīng)該是`16 * 2 = 32`，然后每2個(gè)連續(xù)的內(nèi)存單元來共同存儲(chǔ)一個(gè)內(nèi)存地址；32位機(jī)則需要4個(gè)字節(jié)，64位機(jī)則需要8個(gè)字節(jié)。 ## 第二次添加數(shù)據(jù) `put(cbr1000rr, null);` ,計(jì)算cbr1000rr的hash值與15相與的值為8  * head不變，tail指向了新的數(shù)據(jù)。同時(shí)更新原數(shù)據(jù)的after及新數(shù)據(jù)的before，達(dá)到首尾互聯(lián)的目的。 ## 第三次添加數(shù)據(jù) `put(ninja250r, null);`,計(jì)算ninja250r的hash值與15相與的值為10  * 原10號(hào)小卡片有值，則找tail指向的數(shù)據(jù)，并將新數(shù)據(jù)的起始內(nèi)存位置加入到該數(shù)據(jù)的next上。 ## 第四次添加數(shù)據(jù) `put(ninja1000rr, null);`,計(jì)算ninja1000rr的hash值與15相與的值為8  * 原8號(hào)小卡片有值，則找tail指向的數(shù)據(jù)，并將新數(shù)據(jù)的起始內(nèi)存位置加入到該數(shù)據(jù)的next上。 此時(shí)，當(dāng)我們需要對(duì)LinkedHashMap中的值進(jìn)行便歷時(shí)，便可以由head入手，一直查到tail了，而且輸入的順序與輸入的順序保持了一致。 # 其它 以上理論均基于以下現(xiàn)實(shí)： * 計(jì)算機(jī)具有非凡的計(jì)算能力，特別是進(jìn)行位操作，比如`與`運(yùn)算 * 計(jì)算機(jī)具有直接尋址的能力，只要你告訴它內(nèi)存的編號(hào)，它便可以直接定位到該內(nèi)存 # 參考文檔 | 名稱 | 鏈接 | 預(yù)計(jì)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)(分） | | --- | --- | --- | | Working of LinkedHashMap | [http://www.thejavageek.com/2016/06/05/working-linkedhashmap-java/](http://www.thejavageek.com/2016/06/05/working-linkedhashmap-java/) | - |