模拟HashMap冲突

最近看HashMap的源码，其中相同下标容易产生hash冲突，但是调试需要发生hash冲突，本文模拟hash冲突。

hash冲突原理

HashMap 冲突是key首先调用 hash() 方法：

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

然后使用hash值和tab数组长度做与操作：

(n - 1) & hash

算出来的下标，如果一致就会产生冲突。

通过ASKII码获取单个字符

开始想到单字符，比如 a、b、c、d、e 这类字符，但是如果一个一个试的话特别繁琐，想到了 ASKII码 :

image.png

遍历 1~100 的 ASKII码 。通过 ASKII码 获取单字符:

for (int i = 33; i < 100; i++) {
    char ch = (char) i;
    String str = String.valueOf(ch);
}

通过 str 获取下标， HashMap 默认长度为 16 ，所以 n-1 为15：

int index = 15 & hash(str);

获取发生hash冲突的字符

算出 index 一致的话，就放在一个列表中。不同的 index 放在 HashMap 中，完整代码如下：

Map<Integer, List<String>> param = new HashMap<>();
for (int i = 33; i < 100; i++) {
    char ch = (char) i;
    String str = String.valueOf(ch);
    int index = 15 & hash(str);
    List<String> list = param.get(index);
    if (list == null) {
        list = new ArrayList<>();
    }
    list.add(str);
    param.put(index,list);
}
param.forEach((k,v) -> System.out.println(k + " " + Arrays.toString(v.toArray())));

输出结果：

0 [0, @, P, `]
1 [!, 1, A, Q, a]
2 [", 2, B, R, b]
3 [#, 3, C, S, c]
4 [$, 4, D, T]
5 [%, 5, E, U]
6 [&, 6, F, V]
7 [', 7, G, W]
8 [(, 8, H, X]
9 [), 9, I, Y]

源码调试

根据上面算出来的结果，使用其中的一个例子：

1 [!, 1, A, Q, a]

先添加数据：

Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
 map.put("!",1);
 map.put("1",1);
 map.put("A",1);

先添加 1, A, Q 三个数据。然后添加 Q 。

打开调式，定位到 putVal 方法:

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

在源码解析文章 [详解HashMap源码解析（下）]中知道，发生hash冲突是会在上面代码的第 16 行，一直 for 循环遍历链表，替换相同的 key 或者在链表中添加数据:

for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
    if ((e = p.next) == null) {
        p.next = newNode(hash, key, value, null);
        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
            treeifyBin(tab, hash);
        break;
    }
    if (e.hash == hash &&
        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
        break;
    p = e;
}

调式：

image.png

会一直遍历 for 循环，直到 p.next==null 遍历到链尾，然后在链表尾部添加节点数据：

p.next = newNode(hash, key, value, null);

总结

• 通过 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) 高位运算 hash码 和 (n - 1) & hash 哈希表数组长度取模，分析 hash 冲突原理。
• 通过 ASKII码 遍历获取字符串，获取发生 hash冲突 的字符。
• 调用 put 方法，调用 hash 冲突源码。