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Java1.7全網(wǎng)最深入HashMap源碼解析

 更新時(shí)間:2021年11月08日 16:37:02   作者:NeverOW  
HashMap 是一個(gè)散列表,它存儲(chǔ)的內(nèi)容是鍵值對(duì)(key-value)映射。HashMap 實(shí)現(xiàn)了 Map 接口,根據(jù)鍵的 HashCode 值存儲(chǔ)數(shù)據(jù),具有很快的訪問(wèn)速度,最多允許一條記錄的鍵為 nul

示意圖

存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

內(nèi)部包含了一個(gè) Entry 類型的數(shù)組 table。Entry 存儲(chǔ)著鍵值對(duì)。它包含了四個(gè)字段,從 next 字段我們可以看出 Entry 是一個(gè)鏈表。即數(shù)組中的每個(gè)位置被當(dāng)成一個(gè)桶,一個(gè)桶存放一個(gè)鏈表。HashMap 使用拉鏈法來(lái)解決沖突,同一個(gè)鏈表中存放哈希值和散列桶容量取模運(yùn)算結(jié)果相同的 Entry。

img

啊啊

transient Entry[] table;  //位桶數(shù)組

/** 
 * Entry類實(shí)現(xiàn)了Map.Entry接口
 * 即 實(shí)現(xiàn)了getKey()、getValue()、equals(Object o)和hashCode()等方法
**/  
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final K key;  // 鍵
    V value;  // 值
    Entry<K,V> next; // next指針
    int hash;  //hashCode()方法計(jì)算出的hash值
  
    /** 
     * 構(gòu)造方法,創(chuàng)建一個(gè)Entry 
     * 參數(shù):哈希值h,鍵值k,值v、下一個(gè)節(jié)點(diǎn)n 
     */  
    Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {  
        value = v;  
        next = n;  
        key = k;  
        hash = h;  
    }  
  
    // 返回 與 此項(xiàng) 對(duì)應(yīng)的鍵
    public final K getKey() {  
        return key;  
    }  

    // 返回 與 此項(xiàng) 對(duì)應(yīng)的值
    public final V getValue() {  
        return value;  
    }  
  
    public final V setValue(V newValue) {  
        V oldValue = value;  
        value = newValue;  
        return oldValue;  
    }  
    
   /** 
     * equals()
     * 作用:判斷2個(gè)Entry是否相等,必須key和value都相等,才返回true  
     */ 
      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;  
    }  
    
    /** 
     * hashCode() 
     */ 
    public final int hashCode() { 
        return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());  
    }  
  
    public final String toString() {  
        return getKey() + "=" + getValue();  
    }  
  
    /** 
     * 當(dāng)向HashMap中添加元素時(shí),即調(diào)用put(k,v)時(shí), 
     * 對(duì)已經(jīng)在HashMap中k位置進(jìn)行v的覆蓋時(shí),會(huì)調(diào)用此方法 
     * 此處沒(méi)做任何處理 
     */  
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    }  
  
    /** 
     * 當(dāng)從HashMap中刪除了一個(gè)Entry時(shí),會(huì)調(diào)用該函數(shù) 
     * 此處沒(méi)做任何處理 
     */  
    void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {  
    } 
}

屬性成員

// 1. 容量(capacity): HashMap中數(shù)組的長(zhǎng)度
// a. 容量范圍:必須是2的冪 & <最大容量(2的30次方)
// b. 初始容量 = 哈希表創(chuàng)建時(shí)的容量
  // 默認(rèn)容量 = 16 = 1<<4 = 00001中的1向左移4位 = 10000 = 十進(jìn)制的2^4=16
  static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

  // 最大容量 =  2的30次方(若傳入的容量過(guò)大,將被最大值替換)
  static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

// 2. 加載因子(Load factor):HashMap在其容量自動(dòng)增加前可達(dá)到多滿的一種尺度
// a. 加載因子越大、填滿的元素越多 = 空間利用率高、但沖突的機(jī)會(huì)加大、查找效率變低(因?yàn)殒湵碜冮L(zhǎng)了)
// b. 加載因子越小、填滿的元素越少 = 空間利用率小、沖突的機(jī)會(huì)減小、查找效率高(鏈表不長(zhǎng))
  // 實(shí)際加載因子
  final float loadFactor;
  // 默認(rèn)加載因子 = 0.75
  static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

// 3. 擴(kuò)容閾值(threshold):當(dāng)哈希表的大小 ≥ 擴(kuò)容閾值時(shí),就會(huì)擴(kuò)容哈希表(即擴(kuò)充HashMap的容量) 
// a. 擴(kuò)容 = 對(duì)哈希表進(jìn)行resize操作(即重建內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)),從而哈希表將具有大約兩倍的桶數(shù)
// b. 擴(kuò)容閾值 = 容量 x 加載因子
  int threshold;

    //默認(rèn)的threshold值  
    static final int ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD_DEFAULT = Integer.MAX_VALUE;

// 4. 其他
 // 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的Entry類型 數(shù)組,長(zhǎng)度 = 2的冪
 // HashMap的實(shí)現(xiàn)方式 = 拉鏈法,Entry數(shù)組上的每個(gè)元素本質(zhì)上是一個(gè)單向鏈表
  transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;  


//HashMap內(nèi)部的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是一個(gè)數(shù)組,此處數(shù)組為空,即沒(méi)有初始化之前的狀態(tài)  
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};  

 // HashMap的大小,即 HashMap中存儲(chǔ)的鍵值對(duì)的數(shù)量
  transient int size;
 


構(gòu)造函數(shù):

  • 構(gòu)造函數(shù)僅用于接收初始容量大?。?code>capacity)、負(fù)載因子(Load factor),但仍無(wú)真正初始化哈希表(存儲(chǔ)數(shù)組table
  • 此處先給出結(jié)論:真正初始化存儲(chǔ)數(shù)組table是在第1次調(diào)用put()添加鍵值對(duì)時(shí)
    
  /**
     * 構(gòu)造函數(shù)1:默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)(無(wú)參)
		實(shí)際上是調(diào)用構(gòu)造函數(shù)3:指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
     */
    public HashMap() {
     
        // 傳入默認(rèn)的容量(16)和負(fù)載因子(0.75)
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR); 
    }

    /**
     * 構(gòu)造函數(shù)2:指定“容量大小”的構(gòu)造函數(shù)
     實(shí)際上是調(diào)用指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
     */
    public HashMap(int initialCapacity) {
        
        // 傳入指定的容量,和默認(rèn)的負(fù)載因子
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        
    }

    /**
     * 構(gòu)造函數(shù)3:指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
     * 加載因子 & 容量都由自己指定
     */
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

        // HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY,哪怕傳入的 > 最大容量
        //如果大于最大容量,還是賦值為1 << 30
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

        // 設(shè)置 加載因子
        this.loadFactor = loadFactor;
        
        // 設(shè)置 擴(kuò)容閾值 = 初始容量
        // 注:此處不是真正的閾值,是為了擴(kuò)展table,該閾值后面會(huì)重新計(jì)算
        threshold = initialCapacity;   

        init(); // 一個(gè)空方法用于未來(lái)的子對(duì)象擴(kuò)展
    }

    /**
     * 構(gòu)造函數(shù)4:包含“子Map”的構(gòu)造函數(shù)
     * 即 構(gòu)造出來(lái)的HashMap包含傳入Map的映射關(guān)系
     * 加載因子 & 容量 = 默認(rèn)
     */

    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {

        // 設(shè)置容量大小 & 加載因子 = 默認(rèn)
        this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
                DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);

        // 該方法用于初始化 數(shù)組 & 閾值,下面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明
        inflateTable(threshold);

        // 將傳入的子Map中的全部元素逐個(gè)添加到HashMap中
        putAllForCreate(m);
    }
}

hash方法

hash(Object k):計(jì)算key的hash值

該函數(shù)在JDK 1.7 和 1.8 中的實(shí)現(xiàn)不同,但原理(擾動(dòng)函數(shù))一樣使得根據(jù)key生成的哈希碼(hash值)分布更加均勻、更具備隨機(jī)性,避免出現(xiàn)hash值沖突(即指不同key但生成同1個(gè)hash值)

  • JDK 1.7 做了9次擾動(dòng)處理 = 4次位運(yùn)算 + 5次異或運(yùn)算
  • JDK 1.8 簡(jiǎn)化了擾動(dòng)函數(shù) = 只做了2次擾動(dòng) = 1次位運(yùn)算 + 1次異或運(yùn)算
   /**
     * 確定位桶數(shù)組下標(biāo)主要分為2步:計(jì)算hash值、根據(jù)hash值再計(jì)算得出最后數(shù)組位置
     */
        // a. 根據(jù)鍵值key計(jì)算hash值 ->> 分析1
        int hash = hash(key);
        // b. 根據(jù)hash值 最終獲得 key對(duì)應(yīng)存放的數(shù)組Table中位置 ->> 分析2
        int i = indexFor(hash, table.length);

     // JDK 1.7實(shí)現(xiàn):將 鍵key 轉(zhuǎn)換成 哈希碼(hash值)操作  = 使用hashCode() + 4次位運(yùn)算 + 5次異或運(yùn)算(9次擾動(dòng))
     static final int hash(int h) {
        h ^= k.hashCode(); 
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
     }

      // JDK 1.8實(shí)現(xiàn):將 鍵key 轉(zhuǎn)換成 哈希碼(hash值)操作 = 使用hashCode() + 1次位運(yùn)算 + 1次異或運(yùn)算(2次擾動(dòng))
      // 1. 取hashCode值: h = key.hashCode() 
     //  2. 高位參與低位的運(yùn)算:h ^ (h >>> 16)  
      static final int hash(Object key) {
           int h;
            return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
            // a. 當(dāng)key = null時(shí),hash值 = 0,所以HashMap的key 可為null      
            // 注:對(duì)比HashTable,HashTable對(duì)key直接hashCode(),若key為null時(shí),會(huì)拋出異常,所以HashTable的key不可為null
            // b. 當(dāng)key ≠ null時(shí),則通過(guò)先計(jì)算出 key的 hashCode()(記為h),然后 對(duì)哈希碼進(jìn)行 擾動(dòng)處理: 按位 異或(^) 哈希碼自身右移16位后的二進(jìn)制
     }

   /**
     * 函數(shù)源碼分析2:indexFor(hash, table.length)
     * JDK 1.8中實(shí)際上無(wú)該函數(shù),但原理相同,即具備類似作用的函數(shù)
     */
      static int indexFor(int h, int length) {  
          return h & (length-1); 
          // 將對(duì)哈希碼擾動(dòng)處理后的結(jié)果 與運(yùn)算(&) (數(shù)組長(zhǎng)度-1),最終得到存儲(chǔ)在數(shù)組table的位置(即數(shù)組下標(biāo)、索引)
}

Map中添加數(shù)據(jù)

put方法

put(int hash, K key, V value, int bucketIndex):向HashMap添加數(shù)據(jù)(成對(duì)存放 key - value)

HashMap_addEntry

流程圖

示意圖

源碼

 /**
   * 函數(shù)使用原型
   */
   map.put("name", "huangkaiyu");
   map.put("age", 21);


    public V put(K key, V value)
		// 1.如果哈希表未初始化(即 table為空) 
        if (table == EMPTY_TABLE) { 
        // 則使用構(gòu)造函數(shù)傳入的閾值(即初始容量) 初始化數(shù)組table  
        inflateTable(threshold); 
    }  


        // 2. 判斷key是否為空值null
		// 若key == null,則將該鍵值對(duì)放在table [0](本質(zhì):key = Null時(shí),hash值 = 0,故存放到table[0]中)
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);

		 //若 key ≠ null,則計(jì)算存放數(shù)組 table 中的位置(下標(biāo)、索引)
		
		//計(jì)算hash值
        int hash = hash(key);
       //傳入hash值和table長(zhǎng)度算出index
        int i = indexFor(hash, table.length);

        // 3. 遍歷table[indexFor]對(duì)應(yīng)的鏈表判斷該key對(duì)應(yīng)的值是否已存在
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
    	//若該key已存在(即 key-value已存在 ),則用替換原來(lái)的值
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue; //并返回舊的value
            }
        }
		//改動(dòng)計(jì)數(shù)器+1
        modCount++;

		// 若該key不存在,則將“key-value”添加到table中
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

inflateTable方法

inflateTable(int toSize):初始化數(shù)組(table)、擴(kuò)容閾值(threshold

注意:

真正初始化哈希表(初始化存儲(chǔ)數(shù)組table)是在第1次添加鍵值對(duì)時(shí),即第1次調(diào)用put()時(shí)

   /**
     * put中調(diào)用
     */
      if (table == EMPTY_TABLE) { 
         //此處傳入的是構(gòu)造函數(shù)時(shí)設(shè)置的閾值(即初始容量),不是真正的擴(kuò)容閾值
        inflateTable(threshold); 
    }  

 	
     private void inflateTable(int toSize) {  
    
    // 1. 將傳入的容量大小轉(zhuǎn)化為:>傳入容量大小的最小的2的次冪(傳入18轉(zhuǎn)化得32)
    int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);   

    // 2. 重新計(jì)算閾值 threshold = 容量 * 加載因子(之前存的是容量)
    threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);  

    // 3.傳入容量初始化位桶數(shù)組table(作為數(shù)組長(zhǎng)度)
    table = new Entry[capacity];  
    
 
    initHashSeedAsNeeded(capacity);  
}  

    /**
     * roundUpToPowerOf2(toSize)
     * 作用:將傳入的容量大小轉(zhuǎn)化為:>傳入容量大小的最小的2的冪
     * 特別注意:容量大小必須為2的冪
     */

     private static int roundUpToPowerOf2(int number) {  
   
       //若超過(guò)了最大值,則設(shè)置為最大值;否則,設(shè)置為大于傳入容量大小的最小的2的次冪
       return number >= MAXIMUM_CAPACITY  ? 
            MAXIMUM_CAPACITY  : (number > 1) ? Integer.highestOneBit((number - 1) << 1) : 1;  

putForNullKey方法

putForNullKey(V value):當(dāng) key ==null時(shí),將該 key-value 的存儲(chǔ)位置規(guī)定為數(shù)組table 中的第1個(gè)位置,即table [0]

   /**
     *  put()方法調(diào)用時(shí) 傳入的key為空
     */
      if (key == null)
           return putForNullKey(value);
		
   	 /**
     * 遍歷以table[0]為首的鏈表,尋找是否存在key==null 對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)
     	有就替換并返回舊值,沒(méi)有就調(diào)用addEntry()將(null,value)添加到鏈表中
     */
      private V putForNullKey(V value) {  

     
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) { 
          //如果鏈表結(jié)點(diǎn)key為空
          if (e.key == null) {
            //保存舊值
            V oldValue = e.value;
            //鏈表賦新值
            e.value = value;  
            e.recordAccess(this);  
             //返回舊值
            return oldValue;  
        }  
    }  
    //改動(dòng)次數(shù)+1
    modCount++;  

    // 若沒(méi)有key==null的鍵,那么調(diào)用addEntry()將其加入鏈表
    addEntry(0, null, value, 0); 
          
    // a. addEntry()的第1個(gè)參數(shù)hash值傳入0(當(dāng)key = null時(shí),也有hash值 = 0,所以HashMap的key 可為null)

    // c. 對(duì)比HashTable,由于HashTable對(duì)key直接hashCode(),若key為null時(shí),會(huì)拋出異常,所以HashTable的key不可為null
    // d. 此處只需知道是將 key-value 添加到HashMap中即可,關(guān)于addEntry()的源碼分析將等到下面再詳細(xì)說(shuō)明,
    return null;  

}     

addEntry方法

addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex):添加鍵值對(duì)(Entry )到 HashMap中

      /**
        * put中key不存在調(diào)用,將Entry對(duì)象存入鏈表
        */

      void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  

          
          // 1. 插入前先判斷是否需要擴(kuò)容
          
          // 如果元素個(gè)數(shù)>=擴(kuò)容閾值 并且 對(duì)應(yīng)數(shù)組下標(biāo)不為空
          if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) { 
            
            //擴(kuò)容2倍
            resize(2 * table.length); 
             // 重新計(jì)算Key對(duì)應(yīng)的hash值   
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
          	 // 重新計(jì)算該Key對(duì)應(yīng)的hash值的存儲(chǔ)數(shù)組下標(biāo)位置 
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);  
    }  

    //如果不需要擴(kuò)容,則創(chuàng)建1個(gè)新的Entry并放入到數(shù)組中
    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
}  

createEntry方法

createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)

 /**
   * 分析2:createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
   * 作用: 若容量足夠,則創(chuàng)建1個(gè)新的數(shù)組元素(Entry) 并放入到數(shù)組中
   */  
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { 

    // 1. 把table中該位置原來(lái)的Entry保存  
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

    // 2. 在table中該位置新建一個(gè)Entry:將原頭結(jié)點(diǎn)位置(數(shù)組上)的鍵值對(duì) 放入到(鏈表)后1個(gè)節(jié)點(diǎn)中、將需插入的鍵值對(duì) 放入到頭結(jié)點(diǎn)中(數(shù)組上)-> 從而形成鏈表
    // 即 在插入元素時(shí),是在鏈表頭插入的,table中的每個(gè)位置永遠(yuǎn)只保存最新插入的Entry,舊的Entry則放入到鏈表中(即 解決Hash沖突)
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);  

    // 3. 哈希表的鍵值對(duì)數(shù)量計(jì)數(shù)增加
    size++;  
}   

擴(kuò)容方法

resize方法

resize(int newCapacity):擴(kuò)容為原來(lái)兩倍

在擴(kuò)容resize()過(guò)程中,在將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)移到 新數(shù)組上時(shí),轉(zhuǎn)移操作 = 按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入,即在轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)、擴(kuò)容后,容易出現(xiàn)鏈表逆序的情況

設(shè)重新計(jì)算存儲(chǔ)位置后不變,即擴(kuò)容前 = 1->2->3,擴(kuò)容后 = 3->2->1

此時(shí)若(多線程)并發(fā)執(zhí)行 put()操作,一旦出現(xiàn)擴(kuò)容情況,則 容易出現(xiàn) 環(huán)形鏈表,從而在獲取數(shù)據(jù)、遍歷鏈表時(shí) 形成死循環(huán)(Infinite Loop),即 死鎖的狀態(tài) = 線程不安全

 /**
   * resize(2 * table.length)
   * 作用:當(dāng)容量不足時(shí)(容量 > 閾值),則擴(kuò)容(擴(kuò)到2倍)
   */ 
   void resize(int newCapacity) {  
    
    // 1. 保存舊數(shù)組(old table) 
    Entry[] oldTable = table;  

    // 2. 保存舊容量(數(shù)組長(zhǎng)度)
    int oldCapacity = oldTable.length; 

    // 3. 若舊容量已經(jīng)是系統(tǒng)默認(rèn)最大容量了,那么將擴(kuò)容閾值設(shè)置成整型的最大值,退出 
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {  
        threshold = Integer.MAX_VALUE;  
        return; 
    }  

    // 4. 根據(jù)新容量(2倍容量)新建1個(gè)數(shù)組,即新table  
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];  

    // 5. 將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)(鍵值對(duì))轉(zhuǎn)移到新table中,從而完成擴(kuò)容
    transfer(newTable); 

    // 6. 新數(shù)組table引用到HashMap的table屬性上
    table = newTable;  

    // 7. 重新設(shè)置閾值  
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); 
} 

transfer方法

transfer(Entry[] newTable):

/**
   * transfer(newTable); 
   * 作用:將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)(鍵值對(duì))轉(zhuǎn)移到新table中,從而完成擴(kuò)容
   * 過(guò)程:按舊鏈表的正序遍歷鏈表采用頭插法插入新鏈表
   */ 
void transfer(Entry[] newTable) {
      // 1. src指向原table
      Entry[] src = table; 

      // 2. 獲取新數(shù)組的大小            
      int newCapacity = newTable.length;

      // 3. 通過(guò)遍歷舊table,將鍵值對(duì)轉(zhuǎn)移到新table上
      for (int j = 0; j < src.length; j++) { 
          
      	  // 創(chuàng)建輔助entry指向舊數(shù)組中的元素  
          Entry<K,V> e = src[j];
          
          if (e != null) {
              // 釋放舊數(shù)組的對(duì)象引用(for循環(huán)后,舊數(shù)組不再引用任何對(duì)象)
              src[j] = null; 
			  //開(kāi)始遍歷
              do { 
                  
				//創(chuàng)建輔助指針next(因是單鏈表,故要保存下1個(gè)結(jié)點(diǎn),否則轉(zhuǎn)移后鏈表會(huì)斷開(kāi)	)				
                 Entry<K,V> next = e.next; 
                 // 重新計(jì)算每個(gè)元素的存儲(chǔ)位置
                 int i = indexFor(e.hash, newCapacity); 
                
                  //頭插法插入
                 e.next = newTable[i]; 
                 newTable[i] = e;
                  
                 // e跳到下一個(gè)entry
                 e = next;             
             } while (e != null);
             // 循環(huán)直到遍歷完數(shù)組上的所有數(shù)據(jù)元素
         }
     }
 }

從HashMap中獲取數(shù)據(jù)

get方法

public V get(Object key):根據(jù)鍵key,向HashMap獲取對(duì)應(yīng)的值

   public V get(Object key) {  

    // 1. 當(dāng)key == null時(shí),則到table[0]為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表去檢索
    if (key == null)  
        return getForNullKey();

    // 2. 當(dāng)key ≠ null時(shí),去獲得對(duì)應(yīng)值 
    Entry<K,V> entry = getEntry(key);
  
    return null == entry ? null : entry.getValue();  
}  


 /**
   * getForNullKey()
   * 作用:當(dāng)key == null時(shí),在table[0]中去尋找對(duì)應(yīng) key為null的鍵值對(duì)
   */ 
private V getForNullKey() {  

    if (size == 0) {  
        return null;  
    }  

    // 遍歷以table[0]為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表,尋找 key==null 對(duì)應(yīng)的值
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {  

        // 從table[0]中取key==null的value值 
        if (e.key == null)  
            return e.value; 
    }  
    return null;  
}  
 
 /**
   * getEntry(key)
   * 作用:當(dāng)key ≠ null時(shí),去獲得對(duì)應(yīng)值
   */  
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {  
	
    //如果元素個(gè)數(shù)為空返回null
    if (size == 0) {  
        return null;  
    }  

    // 1. 計(jì)算key對(duì)應(yīng)的hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);  

    // 2. 根據(jù)hash值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)
    // 3. 遍歷對(duì)應(yīng)index的數(shù)組元素為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表,檢索鍵值對(duì)
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  e != null;  e = e.next) {  

        Object k;  
        // 若 hash值 & key 相等,則證明該Entry = 我們要的鍵值對(duì)
        // 通過(guò)==或者equals()判斷key是否相等
        if (e.hash == hash &&  
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
            return e;  
    }  
    return null;  
}  

從HashMap中刪除數(shù)據(jù)

remove方法

remove(Object key):刪除該鍵值對(duì)

public V remove(Object key) {  
    Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);  
    return (e == null ? null : e.value);  
}  
  
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {  
    if (size == 0) {  
        return null;  
    }  
    // 1. 計(jì)算hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);  
    // 2. 計(jì)算存儲(chǔ)的數(shù)組下標(biāo)位置
    int i = indexFor(hash, table.length);  
    
    //prev記錄要?jiǎng)h除entry的前一個(gè)entry
    Entry<K,V> prev = table[i];  
    
    //e記錄要?jiǎng)h除的entry
    Entry<K,V> e = prev;  
  
    while (e != null) {  
        //輔助指針,指向下一個(gè)entry
        Entry<K,V> next = e.next;  
        Object k;  
        //如果key相等
        if (e.hash == hash &&  
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {  				
            modCount++; //改動(dòng)次數(shù)+1
          
            size--;   //元素個(gè)數(shù)-1
            
            // 若刪除的是鏈表的頭結(jié)點(diǎn) 
            if (prev == e) 
               // 則將頭結(jié)點(diǎn)的next引用存入table[i]中
                table[i] = next;

            //否則 將當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的前1個(gè)結(jié)點(diǎn)中的next指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)(直接越過(guò)當(dāng)前Entry)
            else  
                prev.next = next;   
            e.recordRemoval(this);  
            return e;  
        }
        
        //prev指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
        prev = e;  
        //e指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
        e = next;  
    }  
    //遍歷結(jié)束e為null,表示沒(méi)找到返回null
    return e;  
} 

對(duì)HashMap的其他操作

HashMap除了核心的put()、get()函數(shù),還有以下主要使用的函數(shù)方法

void clear(); 清除哈希表中的所有鍵值對(duì)
int size(); 返回哈希表中所有 鍵值對(duì)的數(shù)量 = 數(shù)組中的鍵值對(duì) + 鏈表中的鍵值對(duì)
boolean isEmpty(); 判斷HashMap是否為空;size == 0時(shí) 表示為 空
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m); 將指定Map中的鍵值對(duì) 復(fù)制到 此Map中
boolean containsKey(Object key); 判斷是否存在該鍵的鍵值對(duì);是 則返回true
boolean containsValue(Object value); 判斷是否存在該值的鍵值對(duì);是 則返回true

源碼

  /**
   * 函數(shù):isEmpty()
   * 作用:判斷HashMap是否為空,即無(wú)鍵值對(duì);size == 0時(shí) 表示為 空 
   */

public boolean isEmpty() {  
    return size == 0;  
} 

 /**
   * 函數(shù):size()
   * 作用:返回哈希表中所有 鍵值對(duì)的數(shù)量 = 數(shù)組中的鍵值對(duì) + 鏈表中的鍵值對(duì)
   */

   public int size() {  
    return size;  
}  

 /**
   * 函數(shù):clear()
   * 作用:清空哈希表,即刪除所有鍵值對(duì)
   * 原理:將數(shù)組table中存儲(chǔ)的Entry全部置為null、size置為0
   */ 
public void clear() {
    //改動(dòng)次數(shù)+1
    modCount++;  
    //全部元素設(shè)空
    Arrays.fill(table, null);
    //元素個(gè)數(shù)清0
    size = 0;
}  

/**
   * 函數(shù):putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)
   * 作用:將指定Map中的鍵值對(duì) 復(fù)制到 此Map中
   * 原理:類似Put函數(shù)
   */ 

    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {  
    // 1. 統(tǒng)計(jì)需復(fù)制多少個(gè)鍵值對(duì)  
    int numKeysToBeAdded = m.size();  
    if (numKeysToBeAdded == 0)  
        return; 

    // 2. 若table還沒(méi)初始化,先用剛剛統(tǒng)計(jì)的復(fù)制數(shù)去初始化table  
    if (table == EMPTY_TABLE) {  
        inflateTable((int) Math.max(numKeysToBeAdded * loadFactor, threshold));  
    }  
  
    // 3. 若需復(fù)制的數(shù)目 > 閾值,則需先擴(kuò)容 
    if (numKeysToBeAdded > threshold) {  
        int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);  
        if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
            targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
        int newCapacity = table.length;  
        while (newCapacity < targetCapacity)  
            newCapacity <<= 1;  
        if (newCapacity > table.length)  
            resize(newCapacity);  
    }  
    // 4. 開(kāi)始復(fù)制(實(shí)際上不斷調(diào)用Put函數(shù)插入)  
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())  
        put(e.getKey(), e.getValue());
}  

 
 /**
   * 函數(shù):containsKey(Object key)
   * 作用:判斷是否存在該鍵的鍵值對(duì);是 則返回true
   * 原理:調(diào)用get(),判斷是否為Null
   */
   public boolean containsKey(Object key) {  
    return getEntry(key) != null; 
} 

 /**
   * 函數(shù):containsValue(Object value)
   * 作用:判斷是否存在該值的鍵值對(duì);是 則返回true
   */   
public boolean containsValue(Object value) {  
    // 若value為空,則調(diào)用containsNullValue()  
    if (value == null)
        return containsNullValue();  
    
    // 若value不為空,則遍歷鏈表中的每個(gè)Entry,通過(guò)equals()比較values 判斷是否存在
    Entry[] tab = table;
    for (int i = 0; i < tab.length ; i++)  
        for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)  
            if (value.equals(e.value)) 
                return true;//返回true  
    return false;  
}  
  
// 判斷是否有空值 
private boolean containsNullValue() {  
    Entry[] tab = table;  
    for (int i = 0; i < tab.length ; i++)  
        for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)  
            if (e.value == null)
                return true;  
    return false;  
} 

1.7和1.8版本區(qū)別

JDK 1.8 的優(yōu)化目的主要是:減少 Hash沖突 & 提高哈希表的存、取效率

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

版本 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 數(shù)組&鏈表結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)類 紅黑樹(shù)的實(shí)現(xiàn)類 初始化方式
JDK1.7 數(shù)組+鏈表 Entry類 無(wú)紅黑樹(shù) 單獨(dú)函數(shù):inflateTable()
JDK1.8 數(shù)組+鏈表+紅黑樹(shù) Node類 TreeNode類 直接集成在擴(kuò)容函數(shù):resize()中

hash值計(jì)算方式

版本 hash值計(jì)算方式
JDK1.7 1.hashcode計(jì)算
JDK1.8 按照擴(kuò)容后的規(guī)律計(jì)算(擴(kuò)容后的位置=原位置 or 原位置 +舊容量)

擴(kuò)容機(jī)制

版本 重hash計(jì)算位置
JDK1.7 1.Object.hashCode計(jì)算
2. 9次擾動(dòng)處理 =4次位運(yùn)算+5次異或運(yùn)算
JDK1.8 1.Object.hashCode計(jì)算
2. 2次擾動(dòng)處理 =1次位運(yùn)算+1次異或運(yùn)算

到此這篇關(guān)于Java1.7全網(wǎng)最深入HashMap源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java HashMap 源碼解析內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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