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深入分析IntHashMap

分类: 文章 • 2024-04-06 17:30:56

 一、IntHashMap

   1.1 准备

  先从官网下载jar包：javasoft-collection.jar，解压后将jar包build到Java项目中.

  1.2 IntHashMap类图

深入分析IntHashMap

  1.3 IntHashMap流程图

深入分析IntHashMap  

   从上面类图可以看出IntHashMap和HashMap一样都是基于Map接口，在Map中最常用的2个方法是put()和get()方法。大家都知道Map是从键到值的映射，每个键不能出现重复且每个键最多只能映射到一个值。那么IntHashMap是如何保证键的唯一性？可能大家会想IntHashMap的键是int类型，使用==来比较，这样子虽然能保证键的唯一。但是随着元素的增加，每次都进行比较效率会越来越低。什么样的数据结构能快速的存储元素？答案是数组。在HashMap中是通过hash计算出bucketIndex位置找到数组中对应的元素，那么IntHashMap呢？IntHashMap亦如此，唯一不同的是计算bucketIndex的算法。通过indexFor()方法拿到bucketindex后。它会先去数组中找这个位置上的元素IntEntry<V>是否存在，如果存在的话，再通过key去查找value,然后将新值替换掉旧value。
代码清单2如下：

[java] view plain copy
  1. /** 
  2.    * Returns index for key 
  3.    */  
  4.   protected int indexFor(int key, int length) {  
  5. key += ~(key << 9);  
  6. key ^=  (key >>> 14);  
  7. key +=  (key << 4);  
  8. key ^=  (key >>> 10);  
  9. return key & (length-1);  
  10.   }  
 代码清单3如下：

[java] view plain copy
  1. int i = indexFor(key, table.length);  
  2.   
  3. for (IntEntry<V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
  4.        if (e.key == key) {  
  5.              V oldValue = e.value;  
  6.              e.value = value;  
  7.              e.recordAccess(this);  
  8.              return oldValue;  
  9.         }  
  10. }  

 二、IntHashMap与HashMap比较

   2.1 运行效率比较

  创建一个测试类，分别往IntHashMap和HashMap各插入1万和5万条数据来测试它们性能、GC和内存使用

[java] view plain copy
  1. package com.lll.operator;  
  2.   
  3. import java.util.HashMap;  
  4. import java.util.Map;  
  5.   
  6. import ch.javasoft.util.intcoll.IntHashMap;  
  7.   
  8. public class ShiftTest {  
  9.   
  10.     //  IntHashMap<String> map = new IntHashMap<String>();  
  11.     HashMap<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();  
  12.   
  13.     public void add()  
  14.     {  
  15.         for (int i = 0; i < 10000;i++) {  
  16.             for(int j = 0;j<50000;j++)  
  17.             {  
  18.                 if(map.get(j) == null)  
  19.                 {  
  20.                     map.put(j, "小毛驴");  
  21.                 }  
  22.             }  
  23.         }  
  24.     }  
  25.     public static void main(String[] args) {  
  26.         long curTime = System.currentTimeMillis();  
  27.         ShiftTest shiftTest = new ShiftTest();  
  28.         shiftTest.add();  
  29.         long curTime2 = System.currentTimeMillis();  
  30.         System.out.println("耗时:"+(curTime2-curTime)+"ms");  
  31.         try {  
  32.             Thread.sleep(5000);  
  33.         } catch (InterruptedException e) {  
  34.             // TODO Auto-generated catch block  
  35.             e.printStackTrace();  
  36.         }  
  37.     }  
  38.   
  39. }  

   2.2 Visual GC比较

  HashMap:

深入分析IntHashMap

  IntHashMap:
深入分析IntHashMap

   2.3 结果分析

10000条数据测试结果：
Map类型 第一次取样 第二次取样 第三次取样 GC
IntHashMap 795ms 815ms 807ms NO GC
HashMap 866ms 927ms 861ms 11.978ms

 50000条数据测试结果：
Map类型 第一次取样 第二次取样 第三次取样 GC时间
IntHashMap 5166ms 4817ms 4997ms NO GC
HashMap 4388ms 4430ms 3876ms 40.453ms

    从上面的测试结果可以看出，HashMap会随着容器大小的变化效率明显变慢。也许从数据测试结果来看使用IntHashMap在性能上比HashMap并没有太大优势甚至效率还要低些，但是从GC上来看明显IntHashMap更有优势。那么是什么让他们产生这样的差异？

   2.4 差异一

  HashMap在插入元素过程中会在堆中产生大量的Integer实例(如下图－Profiler界面)，参考代码清单4。而IntHashMap不一样，它是以int作为key值类型(见代码清单5)，能够减少Integer实例的产生，减少GC负担。

  Profiler界面

深入分析IntHashMap

代码清单4:

[java] view plain copy
  1. static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {  
  2.        final K key;  
  3.        V value;  
  4.        Entry<K,V> next;  
  5.        int hash;  
  6.   
  7.        /** 
  8.         * Creates new entry. 
  9.         */  
  10.        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {  
  11.            value = v;  
  12.            next = n;  
  13.            key = k;  
  14.            hash = h;  
  15.        }  

代码清单5:

[java] view plain copy
  1. public static class IntEntry<VV> implements IntMap.IntEntry<VV> {  
  2.         protected final int key;  
  3.         protected VV value;  
  4.         protected IntEntry<VV> next;  
  5.   
  6.         /** 
  7.          * Create new entry. 
  8.          */  
  9.         protected IntEntry(int k, VV v, IntEntry<VV> n) {  
  10.             value = v;  
  11.             next = n;  
  12.             key = k;  
  13.         }  

   2.5 差异二

 在遍历时，IntHashMap(代码清单6)没有对hash进行比较。

 代码清单6

[java] view plain copy
  1. public V get(int key) {  
  2.         int i = indexFor(key, table.length);  
  3.         IntEntry<V> e = table[i];   
  4.         while (true) {  
  5.             if (e == null)  
  6.                 return null;  
  7.             if (e.key == key)   
  8.                 return e.value;  
  9.             e = e.next;  
  10.         }  
  11.     }  
 HashMap遍历代码清单7
[java] view plain copy
  1. final Entry<K,V> getEntry(Object key) {  
  2.         int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);  
  3.         for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  
  4.              e != null;  
  5.              e = e.next) {  
  6.             Object k;  
  7.             if (e.hash == hash &&  
  8.                 ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
  9.                 return e;  
  10.         }  
  11.         return null;  
  12.     }  



作者：小毛驴，一个游戏人　
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