HashMap原理分析

it2022-05-05  182

前言

HashMap是开发中常用的键值对集合类,在使用中往往只是put,get,本文是研读了源码后对HashMap的原理分析,是本人的个人理解,仅供参考(本文原理为jdk8版本的HashMap)

一、HashMap简介

基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用 null 值和 null 键。 HashMap实际上是由数组+链表(1.8加入了红黑树提高检索性能)组成的,初始化默认一个长度16的数组,放入是根据规则计算放在哪个位置上

二、Hash原理简述

put操作

当一个键值对key-value需放入HashMap中时,做以下操作:

计算key的hash值,并将hash值的高16位保持不变,低16位与高16异或,得到一个新的hash数(此操作是为了减少hash碰撞);将hash值和当前HashMap长度-1(位数从0开始故-1)取位与操作,得到存放的index;判断该位置是否已经有节点(即hash值是否碰撞),无,创建Node节点对象放入键值对key-value;有,判断hash值是否相同,相同,新Node覆盖老Node,不相同,新放入的Node链接在原来Node对象后面,构成一个链表对象放入该位置(也可能是红黑树对象);这个说简单点就是,该位置没有就放入Node节点,有且key相同就覆盖掉,有但key不同,就把原来的和这次放入的Node合并成一个链表放在改位置上放入结束后,判断当前HashMap的容量是否大于临界值(当前长度 x 0.75),不大于,结束;大于,扩容(当前长度 x 2)并更重新计算各节点位置

get操作

当由一个键key获取HashMap中的value时,做以下操作:

前两步同put的1和2,根据key计算hash和位置;获取该位置上的对象,为null,返回null;不为null,判断该对象的hash是否和key的hash相同,相同返回该节点的value,不同,判断该对象是否为链表或红黑树Node,是,向后寻找,找到hash相同的节点返回,最后还是找不到,返回null

remove操作

remove有多个重载方法,但最后处理是都是用的key来操作:

前两步同put的1和2,根据key计算hash和位置;同get操作的,只不过将找到node位置赋值为空或在链表上移除或在树上移除;

三、Hash源码详述

put操作

put方式实际内部调用的是putVal()方法实现的,故直接贴putVal()的源码:

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; }

逻辑详解:

先是判断,hashmap中数组对象是否为空,为空,初始化即创建一个长度为16的数组;p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null 得到对应的数组位置,并判断该位置上是否为空,为空直接将key-value以及hash值创建一个对象放入(即newNode(hash, key, value, null))该位置;说明:创建的Node对象有链表功能,即对象中有next属性,可指向链路的另一Node该位置不为空,判断对象的hash值、key与新传入的是否相同,相同说明是同一个key,则将新的value替换覆盖老的value;该位置不为空,对象的hash值、key与新传入的不相同,判断该位置上对象类型是否为treeNode,是,将hash, key, value添加到treeNode中;该位置不为空,对象的hash值、key与新传入的不相同,判断该位置上对象类型也不是treeNode,则为链表对象,将新传入的key-value及hash值创建newNode(hash, key, value, null),放在链表对象的末端,并判断链表长度是否超过7,若超过7,则将链表转换为红黑树TreeNode,以提高检索性能如果map中存在传入的key,即代码中的if (e != null) {… }说明处理后map中数组中实际对象个数没有变,这将将e中的老值替换为新值,并将老值返回,ps:这里替换新老值,主要是为第3步中服务的,3中替换逻辑即是这里实现的,并且由于实际对象个数没变,故直接返回不执行下面的重置数组大小的逻辑;数组中添加对象后,会判断当前实际对象个数是否大于临界值(数组长度x0.75),大于扩容数组大小(2倍)和扩容后对象位置调,小于,结束

get操作和remove操作

类同put,get的代码逻辑为put的反向操作,remove的代码逻辑大致与get相同,只不过是将取出值改为移除

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