概要
HashMap在JDK1.8之前的实现方式 数组+链表,但是在JDK1.8后对HashMap进行了底层优化,改为了由 数组+链表+红黑树实现,主要的目的是提高查找效率。
如图所示：
| JDK版本 | 实现方式 | 节点数>=8 | 节点数<=6 |
|---|---|---|---|
| 1.8以前 | 数组+单向链表 | 数组+单向链表 | 数组+单向链表 |
| 1.8以后 | 数组+单向链表+红黑树 | 数组+红黑树 | 数组+单向链表 |
HashMap
1.继承关系
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
2.常量&构造方法
//这两个是限定值 当节点数大于8时会转为红黑树存储
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//当节点数小于6时会转为单向链表存储
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//红黑树最小长度为 64
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//HashMap容量初始大小
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//HashMap容量极限
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//负载因子默认大小
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//Node是Map.Entry接口的实现类
//在此存储数据的Node数组容量是2次幂
//每一个Node本质都是一个单向链表
transient Node<K,V>[] table;
//HashMap大小,它代表HashMap保存的键值对的多少
transient int size;
//HashMap被改变的次数
transient int modCount;
//下一次HashMap扩容的大小
int threshold;
//存储负载因子的常量
final float loadFactor;
//默认的构造函数
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
//指定容量大小
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//指定容量大小和负载因子大小
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//指定的容量大小不可以小于0,否则将抛出IllegalArgumentException异常
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
//判定指定的容量大小是否大于HashMap的容量极限
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
//指定的负载因子不可以小于0或为Null，若判定成立则抛出IllegalArgumentException异常
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
// 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
//传入一个Map集合,将Map集合中元素Map.Entry全部添加进HashMap实例中
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
//此构造方法主要实现了Map.putAll()
putMapEntries(m, false);
}
3.Node单向链表的实现
//实现了Map.Entry接口
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
//构造函数
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
//equals属性对比
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
4.TreeNode红黑树实现
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.LinkedHashMapEntry<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; // 红黑树的根节点
TreeNode<K,V> left; //左树
TreeNode<K,V> right; //右树
TreeNode<K,V> prev; // 上一个几点
boolean red; //是否是红树
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
/**
* 根节点的实现
*/
final TreeNode<K,V> root() {
for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) {
if ((p = r.parent) == null)
return r;
r = p;
}
}
...
5.Hash的计算实现
//主要是将传入的参数key本身的hashCode与h无符号右移16位进行二进制异或运算得出一个新的hash值
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
延伸讲解
5.1.下面的做了一个例子讲解,经过hash函数计算后得到的key的hash值
5.2那为什么要这么做呢？直接通过key.hashCode()获取hash不得了吗?为什么在右移16位后进行异或运算？
答案 : 与HashMap的table数组下计算标有关系
我们在下面讲解的put/get函数代码块中都出现了这样一段代码
//put函数代码块中 tab[i = (n - 1) & hash]) //get函数代码块中 tab[(n - 1) & hash])
我们知道这段代码是根据索引得到tab中节点数据,它是如何与hash进行与运算后得到索引位置呢! 假设tab.length()=1<<4
//put函数代码块中 tab[i = (n - 1) & hash]) //get函数代码块中 tab[(n - 1) & hash])