HashMap源码分析jdk1.6
HashMap数组每个元素的初始值为NULL
1、定义
public interface Map<K,V> { int size(); boolean isEmpty(); boolean containsKey(Object key); boolean containsValue(Object value); V get(Object key); V put(K key, V value); V remove(Object key); void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m); void clear(); Set<K> keySet(); Collection<V> values(); Set<Map.Entry<K, V>> entrySet(); interface Entry<K,V> { V getValue(); V setValue(V value); boolean equals(Object o); int hashCode(); } boolean equals(Object o); int hashCode(); }
hash是“散列”：hash就是通过散列算法，将一个任意长度关键字转换为一个固定长度的散列值，但是有一点要指出的是，不同的关键字可能会散列出相同的散列值
2、HashMap类
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
3.底层存储
// 默认初始容量为16，必须为2的n次幂 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; // 最大容量为2的30次方 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 默认加载因子为0.75f static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; // Entry数组，长度必须为2的n次幂 transient Entry[] table; // 已存储元素的数量 transient int size ; // 下次扩容的临界值，size>=threshold就会扩容，threshold等于capacity*load factor int threshold; // 加载因子 final float loadFactor ;
Entry数组
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key ; V value; Entry<K,V> next; // 指向下一个节点 final int hash; Entry( int h, K k, V v, Entry<K,V> n) { value = v; next = n; key = k; hash = h; } public final K getKey() { return key ; } public final V getValue() { return value ; } public final V setValue(V newValue) { V oldValue = value; value = newValue; return oldValue; } public final boolean equals(Object o) { if (!(o instanceof Map.Entry)) return false; Map.Entry e = (Map.Entry)o; Object k1 = getKey(); Object k2 = e.getKey(); if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) { Object v1 = getValue(); Object v2 = e.getValue(); if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2))) return true; } return false; } public final int hashCode() { return (key ==null ? 0 : key.hashCode()) ^ ( value==null ? 0 : value.hashCode()); } public final String toString() { return getKey() + "=" + getValue(); } // 当向HashMap中添加元素的时候调用这个方法，这里没有实现是供子类回调用 void recordAccess(HashMap<K,V> m) { } // 当从HashMap中删除元素的时候调动这个方法 ，这里没有实现是供子类回调用 void recordRemoval(HashMap<K,V> m) { } }
HashMap采用将相同的散列值存储到一个链表中，也就是说在一个链表中的元素他们的散列值绝对是相同的。
4.构造方法
private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) { for(Iterator<?extendsMap.Entry<?extendsK, ?extendsV>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) { Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next(); putForCreate(e.getKey(), e.getValue()); } } /** * This method is used instead of put by constructors and * pseudoconstructors (clone, readObject). It does not resize the table, * check for comodification, etc. It calls createEntry rather than * addEntry. */ private void putForCreate(K key, V value) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); int i = indexFor(hash, table.length ); for (Entry<K,V> e = table [i]; e != null; e = e. next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e. key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { e. value = value; return; } } createEntry(hash, key, value, i); } void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); size++; }
5、增加
public V put(K key, V value) { // 如果key为null，调用putForNullKey方法进行存储 if (key == null) return putForNullKey(value); // 使用key的hashCode计算key对应的hash值 int hash = hash(key.hashCode()); // 通过key的hash值查找在数组中的index位置 int i = indexFor(hash, table.length ); // 取出数组index位置的链表，遍历链表找查看是有已经存在相同的key for (Entry<K,V> e = table [i]; e != null; e = e. next) { Object k; // 通过对比hash值、key判断是否已经存在相同的key if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { // 如果存在，取出当前key对应的value，供返回 V oldValue = e. value; // 用新value替换之旧的value e. value = value; e.recordAccess( this); // 返回旧value，退出方法 return oldValue; } } // 如果不存在相同的key // 修改版本+1 modCount++; // 在数组i位置处添加一个新的链表节点 addEntry(hash, key, value, i); // 没有相同key的情况，返回null return null; } private V putForNullKey(V value) { // 取出数组第1个位置（下标等于0）的节点，如果存在则覆盖不存在则新增，和上面的put一样不多讲， for (Entry<K,V> e = table [0]; e != null; e = e. next) { if (e.key == null) { V oldValue = e. value; e. value = value; e.recordAccess( this); return oldValue; } } modCount++; // 如果key等于null，则hash值等于0 addEntry(0, null, value, 0); return null; }
hash函数
length = 2^n ， m & (length-1) 相当于 m % length
更加符合，Hash算法均匀分布的原则
/** * Applies a supplemental hash function to a given hashCode, which * defends against poor quality hash functions. This is critical * because HashMap uses power -of- two length hash tables, that * otherwise encounter collisions for hashCodes that do not differ * in lower bits. Note: Null keys always map to hash 0, thus index 0. */ static int hash(int h) { // This function ensures that hashCodes that differ only by // constant multiples at each bit position have a bounded // number of collisions (approximately 8 at default load factor). h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); } /** * Returns index for hash code h. */ static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }
addEntry函数
/** * 增加一个k-v，hash组成的节点在数组内，同时可能会进行数组扩容。 */ void addEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) { // 下面两行行代码的逻辑是，创建一个新节点放到单向链表的头部，旧节点向后移 // 取出索引bucketIndex位置处的链表节点，如果节点不存在那就是null，也就是说当数组该位置处还不曾存放过节点的时候，这个地方就是null， Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; // 创建一个节点，并放置在数组的bucketIndex索引位置处，并让新的节点的next指向原来的节点 table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); // 如果当前HashMap中的元素已经到达了临界值，则将容量扩大2倍，并将size计数+1 if (size ++ >= threshold) resize(2 * table.length ); }
新节点一直插入在最前端，新节点始终是单向列表的头节点。
/** * Rehashes the contents of this map into a new array with a * larger capacity. This method is called automatically when the * number of keys in this map reaches its threshold. * * If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not * resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE. * This has the effect of preventing future calls. * * @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two; * must be greater than current capacity unless current * capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value * is irrelevant). */ void resize( int newCapacity) { // 当前数组 Entry[] oldTable = table; // 当前数组容量 int oldCapacity = oldTable.length ; // 如果当前数组已经是默认最大容量MAXIMUM_CAPACITY ，则将临界值改为Integer.MAX_VALUE 返回 if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } // 使用新的容量创建一个新的链表数组 Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; // 将当前数组中的元素都移动到新数组中 transfer(newTable); // 将当前数组指向新创建的数组 table = newTable; // 重新计算临界值 threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); } /** * Transfers all entries from current table to newTable. */ void transfer(Entry[] newTable) { // 当前数组 Entry[] src = table; // 新数组长度 int newCapacity = newTable.length ; // 遍历当前数组的元素，重新计算每个元素所在数组位置 for (int j = 0; j < src. length; j++) { // 取出数组中的链表第一个节点 Entry<K,V> e = src[j]; if (e != null) { // 将旧链表位置置空 src[j] = null; // 循环链表，挨个将每个节点插入到新的数组位置中 do { // 取出链表中的当前节点的下一个节点 Entry<K,V> next = e. next; // 重新计算该链表在数组中的索引位置 int i = indexFor(e. hash, newCapacity); // 将下一个节点指向newTable[i] e. next = newTable[i]; // 将当前节点放置在newTable[i]位置 newTable[i] = e; // 下一次循环 e = next; } while (e != null); } } }
transfer方法中，由于数组的容量已经变大，也就导致hash算法indexFor已经发生变化，原先在一个链表中的元素，在新的hash下可能会产生不同的散列值，so所有元素都要重新计算后安顿一番
hashmap的resize非常的低效
6、删除
/** * 根据key删除元素 */ public V remove(Object key) { Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key); return (e == null ? null : e. value); } /** * 根据key删除链表节点 */ final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { // 计算key的hash值 int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); // 根据hash值计算key在数组的索引位置 int i = indexFor(hash, table.length ); // 找到该索引出的第一个节点 Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> e = prev; // 遍历链表（从链表第一个节点开始next），找出相同的key， while (e != null) { Entry<K,V> next = e. next; Object k; // 如果hash值和key都相等，则认为相等 if (e.hash == hash && ((k = e. key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { // 修改版本+1 modCount++; // 计数器减1 size--; // 如果第一个就是要删除的节点（第一个节点没有上一个节点，所以要分开判断） if (prev == e) // 则将下一个节点放到table[i]位置（要删除的节点被覆盖） table[i] = next; else // 否则将上一个节点的next指向当要删除节点下一个（要删除节点被忽略，没有指向了） prev. next = next; e.recordRemoval( this); // 返回删除的节点内容 return e; } // 保存当前节点为下次循环的上一个节点 prev = e; // 下次循环 e = next; } return e; }
8、查找
public V get(Object key) { // 如果key等于null，则调通getForNullKey方法 if (key == null) return getForNullKey(); // 计算key对应的hash值 int hash = hash(key.hashCode()); // 通过hash值找到key对应数组的索引位置，遍历该数组位置的链表 for (Entry<K,V> e = table [indexFor (hash, table .length)]; e != null; e = e. next) { Object k; // 如果hash值和key都相等，则认为相等 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) // 返回value return e.value ; } return null; } private V getForNullKey() { // 遍历数组第一个位置处的链表 for (Entry<K,V> e = table [0]; e != null; e = e. next) { if (e.key == null) return e.value ; } return null; }
9、是否包含
代码和get几乎一样
10、容量
/** * Returns the number of key -value mappings in this map. * * @return the number of key- value mappings in this map */ public int size() { return size ; } /** * Returns <tt>true</tt> if this map contains no key -value mappings. * * @return <tt> true</tt> if this map contains no key -value mappings */ public boolean isEmpty() { return size == 0; }
