HashMap详解

HashMap详解 - 数据结构（对元素增删查改）

HashMap详解 - 数据结构（对数据增删查改）1、HashMap  2、HashMap源码解读  3、HashMap 的长度为什么是2的幂次方  4、如何选用集合

1、HashMap

JDK1.8之前

JDK1.8之前HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（“拉链法”解决冲突）

所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法 换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。

所谓 “拉链法” 就是：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可

JDK1.8

jdk1.8在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

2、HashMap源码解读

如何读源码：

• 根据原理（HashMap 数组+链表）：列出问题，然后把问题解决（数组如何初始化，如何扩容，节点存放依据？）

• 入口方法，构造方法初始化（有四个构造方法）：

    // 指定容器大小和加载因子
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
          if (initialCapacity < 0)
              throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                 initialCapacity);
          if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
              initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
          if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
              throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                 loadFactor);
          this.loadFactor = loadFactor;
          this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
      }
      // 指定容器大小
      public HashMap(int initialCapacity) {
          this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
      }
  ​
      /**
       * 默认
       * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
       * (16) and the default load factor (0.75).
       */
      public HashMap() {
          this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
      }
      // 包含另一个Map
      public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
          this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
          putMapEntries(m, false);
      }
  ​

   

• put(添加元素)流程:

  

  对putVal方法添加元素的分析如下：

  • ①如果定位到的数组位置没有元素 就直接插入。

  • ②如果定位到的数组位置有元素就和要插入的key比较，如果key相同就直接覆盖，如果key不相同，就判断p是否是一个树节点，如果是就调用e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value)将元素添加进入。如果不是就遍历链表插入(插入的是链表尾部)。

  public V put(K key, V value) {
      return putVal(hash(key), key, value, false, true);
  }
  /**
  * Implements Map.put and related methods
  *
  * @param hash hash for key
  * @param key the key
  * @param value the value to put
  * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
  * @param evict if false, the table is in creation mode.
  * @return previous value, or null if none
  */
  final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                     boolean evict) {
      Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
      // table未初始化或者长度为0，进行扩容
      if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
          n = (tab = resize()).length;
      // (n - 1) & hash 确定元素放在哪个桶中，桶为空，新生成结点放入桶中(这个结点是放在数组中)
      if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
          tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
      // 桶中已经存在元素
      else {
          Node<K,V> e; K k;
          // 比较桶中第一个元素(数组中的结点)的hash值相等，key相等
          if (p.hash == hash &&
              ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                  // 将第一个元素赋值给e，用e来记录
                  e = p;
          // hash值不相等，即key不相等；为红黑树结点
          else if (p instanceof TreeNode)
              // 放入树中
              e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
          // 为链表结点
          else {
              // 在链表最末插入结点
              for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                  // 到达链表的尾部
                  if ((e = p.next) == null) {
                      // 在尾部插入新结点
                      p.next = newNode(hash, key, value, null);
                      // 结点数量达到阈值，转化为红黑树
                      if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                          treeifyBin(tab, hash);
                      // 跳出循环
                      break;
                  }
                  // 判断链表中结点的key值与插入的元素的key值是否相等
                  if (e.hash == hash &&
                      ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                      // 相等，跳出循环
                      break;
                  // 用于遍历桶中的链表，与前面的e = p.next组合，可以遍历链表
                  p = e;
              }
          }
          // 表示在桶中找到key值、hash值与插入元素相等的结点
          if (e != null) { 
              // 记录e的value
              V oldValue = e.value;
              // onlyIfAbsent为false或者旧值为null
              if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                  //用新值替换旧值
                  e.value = value;
              // 访问后回调
              afterNodeAccess(e);
              // 返回旧值
              return oldValue;
          }
      }
      // 结构性修改
      ++modCount;
      // 实际大小大于阈值则扩容
      if (++size > threshold)
          resize();
      // 插入后回调
      afterNodeInsertion(evict);
      return null;
  } 

   

• resize 扩容方法（略）

• // hash 值
  static final int hash(Object key) {
        // key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
        // ^ ：按位异或
        // >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
      int h;
      return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
  }

3、HashMap 的长度为什么是2的幂次方

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀，Hash 值的范围值-2147483648到2147483647，前后加起来大概40亿的映射空间，只要哈希函数映射得比较均匀松散，一般应用是很难出现碰撞的。但问题是一个40亿长度的数组，内存是放不下的。所以这个散列值是不能直接拿来用的。用之前还要先做对数组的长度取模运算，得到的余数才能用来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算方法是“ (n - 1) & hash”。（n代表数组长度）。这也就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

4、如何选用集合

主要根据集合的特点来选用，比如并发环境下推荐使用 ConcurrentHashMap ，需要根据键值获取到元素值时就选用Map接口下的集合，需要排序时选择TreeMap,不需要排序时就选择HashMap,需要保证线程安全就选用ConcurrentHashMap.当我们只需要存放元素值时，就选择实现Collection接口的集合，需要保证元素唯一时选择实现Set接口的集合比如TreeSet或HashSet，不需要就选择实现List接口的比如ArrayList或LinkedList，然后再根据实现这些接口的集合的特点来选用。

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[]   善良一点，因为每个人都在和人生苦战！

 

来源：oschina

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