Java中String类型的hashCode实现
- 什么是hash
- hash的特性
- hash的应用
- hash的实现
- Java中Object的hashCode方法
- Java中String的hashCode实现
- 公式中为什么要用31作为乘数
环境:jdk1.8
什么是hash
hash、散列值,是把任意长度的输入,通过散列函数变换成固定长度的输出,
这种转换是一种压缩映射,散列值的长度通常远小于输入的长度,
可以看做是摘要或特征值,不同的输入有可能会得到相同的hash。
hash的特性
不可逆,即可以从输入得到hash,但是不能根据hash得到原输入;
计算快,1g的视频和1k的文本计算量都很小,
也就是不管猪有多肥、骨头有多硬,做成香肠都是眨眨眼的时间。
hash的应用
在数据存储中,
通常通过hash函数,得到元素在一定区间内的均匀分布,以提高存储空间的利用率。
hash的实现
hash算法是一种思想,没有一个具体的公式。
Java中Object的hashCode方法
hashCode()方法的返回值是int类型。
public native int hashCode();
Java中String的hashCode实现
我们注意注释中的公式
s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]
等于
s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]*31^(n-n)
s是该字符串的字节数组,n是字节数组的长度。
这个公式很简单,其实没什么特殊意义,
就是为了能够得到一个在区间
[-2^31, 2^31-1],
也就是
[-2147483648, 2147483647]
内均匀分布的int值。
/**
* Returns a hash code for this string. The hash code for a
* {@code String} object is computed as
* <blockquote><pre>
* s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
* </pre></blockquote>
* using {@code int} arithmetic, where {@code s[i]} is the
* <i>i</i>th character of the string, {@code n} is the length of
* the string, and {@code ^} indicates exponentiation.
* (The hash value of the empty string is zero.)
*
* @return a hash code value for this object.
*/
public int hashCode() {
int h = hash;
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
hash = h;
}
return h;
}
公式中为什么要用31作为乘数
是因为31是一个大小合适质数,可以做到分布区间在
[-2^31, 2^31-1],
之所以用质数是为了降低hash冲突(这一点我也不是太懂),
经过验证,
对超过五万个英文单词进行hashCode()计算,31作为乘数时,
哈系冲突数小于7个。
还有一点是31离2的5次方,也就是2^5=32很近,31 = 32 - 1;
i * 31可以被优化为(i << 5) - i这样的位运算,获得更好的性能,
Java虚拟机现在可以自动完成这个优化。
如果想知道,31如何经过验证的,可以看这个,
String hashCode()方法为什么选择数字31作为乘数。