Java Collections Framework - HashMap

简书 占小狼
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定义

本文基本jdk1.8的源码进行分析

package java.util;import java.io.*;
public class HashMap<K,V> 
    extends AbstractMap<K,V> 
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //初始容量16
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    transient Node<K,V>[] table;
    transient int size;
}

概述

工作原理:通过hash算法,通过put和get存储和获取对象。

  1. 存储对象时,我们将K/V传给put方法时,它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置,进一步存储,HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过Load Factor则resize为原来的2倍)。如果发生碰撞的时候,Hashmap通过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来。如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8),则使用红黑树来替换链表,从而提高速度。
  2. 获取对象时,我们将K传给get,它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置,并进一步调用equals()方法确定键值对。

数据put过程

使用Node<K,V>[]数组实现哈希桶数组。

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {    
    final int hash;   
    final K key;   
    V value;   
    Node<K,V> next;
}

put思路大概如下

public V put(K key, V value) {    
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

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;
}

这个hash算法很重要,我们先看看具体的实现:

hash = (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

使用hash值的高位16位与低16进行XORs操作。
1.7中的实现相对复杂的多,有兴趣的同学可以去看看1.7的源码。

如何确定key在数组的位置?
取模算法中的除法运算效率很低,在HashMap中通过h&(n-1)替代取模,得到所在数组位置,效率会高很多。(前提是保证数组的容量是2的整数倍)

END。
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