定义 HashMap实现了Map接口,继承自AbstactMap。其中Map接口定义了键映射到值的规则。 public class HashMap extends AbstractMap implements Map, Cloneable, Serializable 注意
* HashMap: 它根据键的hashCode值存储数据,大多数情况下可以直接定位到他的值,因此有很乖的访问速度,但是遍历的顺序是不确定的,HashMap最多只允许一条记录为null,允许多条记录的值为null,HashMap不是线程安全的,即任意时刻有多线程同时写HashMap可能会导致数据不一致问题。
* HashTable: HashTable是遗留类,很多映射的功能和HashMap类似,但是他是继承自Dictionary类,并且是线程安全的,任何时间只有一个线程能写hashTable。
* ConcurrentHashMap:
* LinkedHashMap: 是HashMap的一个自雷,保存了插入顺序,在用iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的肯定是新插入的,也可以在构造式带参数,按照访问次数进行排序。
* TreeMap: TreeMap实现了SortMap接口,能够把保存的记录根据键排序,默认是按照键值升序排序,也可以指定排序的比较器,在使用TreeMap时,key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator,否则会在运行时抛出ClassCastExeption。
构造函数
初始容量:代表哈希表中通的数量, 加载因子: 代表哈希表在自动增加之前可以达到的尺度。
数据结构 列表散列: 数组+链表+红黑树(jdk8中增加红黑树) HashMap的底层实现还是数组,只不过数组的每一项都是一条链,其中initialCapacity参数代表了该数组额长度。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1 ; }
这一段表示将初始容量变成向下靠近2的幂次方的数。
Node 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 static class Node <K ,V > implements Map .Entry <K ,V > { final int hash; final K key; V value; Node<K,V> next; Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { ... } public final K getKey () { ... } public final V getValue () { ... } public final String toString () { ... } public final int hashCode () { ... } public final V setValue (V newValue) { ... } public final boolean equals (Object o) { ... } }
Node是HashMap的一个内部类,实现了Map.Entry接口,本质是一个映射(键值对)。
HashMap就是使用哈希表来存储的,哈希表为解决冲突,可以采用开放地址法和链地址法等来解决问题,java中HashMap采用了链地址法,简单来说就是数组加链表的结合。在每个数组元素都是一个链表结构,当数据被hash后,得到数组下标,把数据放在对应下标元素的链表上,例如: map.put("name","earyant")
系统将”name”这个key的HashCode()方法得到其hashCode值,然后再通过Hash算法的后两步运算(高位运算和取模运算)来定位该键值对应的存储位置,有时候两个key会定位到相同的位置,表示发生了Hash碰撞,当然hash算法计算结果越分散均匀,Hash碰撞的概率就越小,map存取效率就会更高。 如果哈希桶数很大,即使较差的hash算法也会比较分散,如果哈希桶数组很小,就很容易发生碰撞。
容量 在理解Hash和扩容流程之前,我们得先了解下HashMap的几个字段。从HashMap的默认构造函数源码可知,构造函数就是对下面几个字段进行初始化,源码如下:1 2 3 4 int threshold; // 所能容纳的key-value对极限 final float loadFactor; // 负载因子 int modCount; int size;
首先,Node[] table的初始化长度length为默认16,loadFactor为负载因子,默认为0.75.threshold是HashMap所能容纳的最大数据量的Node(键值对)个数。threshold=length*loadFactor,也就是说,在数组定义好长度之后,负载因子越大,所能容纳的键值对个数越多。
size:实际存在的键值对数量
threshold:length*loadFactor
modCount:记录HashMap内部结构发生裱花的次数,主要用于迭代的快速失败,内部结构变化指的是结构发生变化,比如put,但是某个key对应的value值被覆盖部署于结构变化。
在HashMap中,哈希桶数组table的长度length大小必须为2的n次方(一定是合数),这是一种非常规的设计,常规的设计是把桶的大小设计为素数。相对来说素数导致冲突的概率要小于合数,具体证明可以参考http://blog.csdn.net/liuqiyao_01/article/details/14475159,Hashtable初始化桶大小为11,就是桶大小设计为素数的应用(Hashtable扩容后不能保证还是素数)。HashMap采用这种非常规设计,主要是为了在取模和扩容时做优化,同时为了减少冲突,HashMap定位哈希桶索引位置时,也加入了高位参与运算的过程。
这里存在一个问题,即使负载因子和Hash算法设计的再合理,也免不了会出现拉链过长的情况,一旦出现拉链过长,则会严重影响HashMap的性能。于是,在JDK1.8版本中,对数据结构做了进一步的优化,引入了红黑树。而当链表长度太长(默认超过8)时,链表就转换为红黑树,利用红黑树快速增删改查的特点提高HashMap的性能,其中会用到红黑树的插入、删除、查找等算法。本文不再对红黑树展开讨论,想了解更多红黑树数据结构的工作原理可以参考。http://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/6105630。
方法
这个方法非常巧妙,它通过h & (table.length -1)来得到该对象的保存位,而HashMap底层数组的长度总是2的n次方,这是HashMap在速度上的优化。当length总是2的n次方时,h& (length-1)运算等价于对length取模,也就是h%length,但是&比%具有更高的效率。
put方法
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 1 public V put (K key, V value) { 2 3 return putVal(hash(key), key, value, false , true ); 4 } 5 6 final V putVal (int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, 7 boolean evict) { 8 Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; 9 10 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0 )11 n = (tab = resize()).length;12 13 if ((p = tab[i = (n - 1 ) & hash]) == null )14 tab[i] = newNode(hash, key, value, null );15 else {16 Node<K,V> e; K k;17 18 if (p.hash == hash &&19 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))20 e = p;21 22 else if (p instanceof TreeNode)23 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this , tab, hash, key, value);24 25 else {26 for (int binCount = 0 ; ; ++binCount) {27 if ((e = p.next) == null ) {28 p.next = newNode(hash, key,value,null ); 29 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1 ) 30 treeifyBin(tab, hash);31 break ;32 } 33 if (e.hash == hash &&34 ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break ;36 p = e;37 }38 }40 if (e != null ) { 41 V oldValue = e.value;42 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null )43 e.value = value;44 afterNodeAccess(e);45 return oldValue;46 }47 }48 ++modCount;49 50 if (++size > threshold)51 resize();52 afterNodeInsertion(evict);53 return null ;54 }
扩容(resize) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 void resize (int newCapacity) { 2 Entry[] oldTable = table; 3 int oldCapacity = oldTable.length; 4 if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { 5 threshold = Integer.MAX_VALUE; 6 return ; 7 } 8 9 Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; 10 transfer(newTable); 11 table = newTable; 12 threshold = (int )(newCapacity * loadFactor);13 }
这里就是使用一个容量更大的数组来代替已有的容量小的数组,transfer()方法将原有Entry数组的元素拷贝到新的Entry数组里。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 void transfer (Entry[] newTable) { 2 Entry[] src = table; 3 int newCapacity = newTable.length; 4 for (int j = 0 ; j < src.length; j++) { 5 Entry<K,V> e = src[j]; 6 if (e != null ) { 7 src[j] = null ; 8 do { 9 Entry<K,V> next = e.next; 10 int i = indexFor(e.hash, newCapacity); 11 e.next = newTable[i]; 12 newTable[i] = e; 13 e = next; 14 } while (e != null );15 }16 }17 }
感谢参考 参考