Java HashMap
niuyongzhi 人气:01.HashMap是数组+链表（红黑树）的数据结构。
数组用来存放HashMap的Key，链表、红黑树用来存放HashMap的value。
2.HashMap大小的确定：
1） HashMap的初始大小是16，在下面的源码分析中会看到。
2）如果创建时给定大小，HashMap会通过计算得到1、2、4、8、16、32、64....这样的二进制位作为HashMap数组的大小。
//如何做到的呢？通过右移和或运算，最终n = xxx11111。n+1 = xx100000，2的n次方，即为数组大小
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : n + 1;
}3.如何将key映射成数组角标：
我们都知道数组的下标是0,1,2,3,4,5,6.....这样的连续整数，那么、HashMap是怎么将Key转换成对应的数组角标的呢？
//1. int h = key.hashCode 得到key的hashCode.
//2. int j = h>>>16 右移16位
//3. int hash = h^j 异或，将hashCode变为hash值。
//通过hash算法将hashCode转换为hash值，注意hash值和hashCode不是一回事。
//4.int index = (n - 1) & hash，n是数组的长度，计算得到的index即为数组的角标。
//有兴趣的朋友，可以写几行代码进行验证。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
static final int index(int hash,int n){
return (n - 1) & hash;
}4.Value值如何存储？
HashMap将key的hashCode转换为数组角标，必然会存在多个元素的key转换成同一个角标的情况。针对这样的情况，HashMap采用链表和红黑数的方式存储Value值。java8以后默认先以单链表的方式存储。当单链表中的元素超过8个后，单链表会转换成红黑树数据结构。当红黑树上的节点数量少于6个会重新变为单链表结构。
5.put实现原理：
1）通过算法，计算出key对应的数组角标。
2）取出数组角标存储的节点，如果为null直接存储，如果不为null，则对链表进行遍历，先比较两个元素的hash值，再判断key的equale，如果一样，说明key已经存在，则不存储，这也就是hashmapKey不能重复的原因。如果不一样，则以链表或红黑树的方式存储。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//如果数组是null 或者长度为0，则创建数组 resize()
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//resize既是创建，也是扩容
n = (tab = resize()).length;
//取出索引为i的Node赋值给p，如果为null，说明这个位置没有节点
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//创建Node，并放在角标为i的位置。这个node是一个单链表结构
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {//如果i的位置有节点，则添加到链表中
Node<K,V> e; K k;
//先判断hash是否一致，再判断key，如果一样，则说明是同一个Key，
//直接将p赋值给e，这也就是hashMap和HashSet的key不能重复的原因
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)//红黑树
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//创建新的node添加的链表的末尾
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//将下一个节点赋值给e。如果e==null，说明遍历到最后一个节点，
if ((e = p.next) == null) {
//创建新的节点，添加到链表末尾
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//当链表长度大于等于8时，
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);//转换成红黑树
break;
}
//去重
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
//将当前的e赋值给p
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) //添加元素个数大于数组长度时，进行扩容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}6.get方法，HashMap如何取出元素。
取数据时，如何判断传入的key和map中的key是同一个key呢？
e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))
通过源码可以看到，必须满足两个条件，hash值必须相等，然后再判断，key的引用是否一致，或者key的equals是否是true。这也就是为啥要同时复写对象的hashCode和equals方法的原因。
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
// 数组不为空且长度大于0，对应角标的第一个node，first
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && //如果和第一个是同一个直接返回
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {//和链表第一个节点不一致，则进行遍历
if (first instanceof TreeNode)//红黑树
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);//遍历链表取出和key一致的node
}
}
return null;
}7.HashMap的扩容
扩容因子： static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
默认大小：static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
扩容阈值：int threshold;
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {//数组长度大于0
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY){
newThr = oldThr << 1; // 数组大于默认大小时， 扩容阈值是原来的2倍
}
} else if (oldThr > 0) //初始化时，threshold已被设置（调用有参构造函数时）
newCap = oldThr; //将数组长度设置为threshold值。
else { //如果数组和阈值都为0 (调用无参构造函数)
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; //默认数组大小，
//扩容阈值为默认数组大小的0.75倍
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {//遍历数组
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {//取出数组元素，也就是链表的第一个节点
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)//链表只有首个节点
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)//红黑树
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
}加载全部内容