HashMap实现原理分析

HashMap实现原理分析

HashMap主要是用数组来存储数据的,我们都知道它会对key进行哈希运算,哈系运算会有重复的哈希值,对于哈希值的冲突,HashMap采用链表来解决的。 在HashMap里有这样的一句属性声明:

transient Entry[] table;

可以看到Map是通过数组的方式来储存EntryEntry是神马呢?就是HashMap存储数据所用的类,它拥有的属性如下:

static class Entry implements Map.Entry {
	final K key;
	V value;
	Entry next;
	final int hash;
	...//More code goes here
}

看到next了吗?next就是为了哈希冲突而存在的。比如通过哈希运算,一个新元素应该在数组的第10个位置,但是第10个位置已经有Entry,那么好吧, 将新加的元素也放到第10个位置,将第10个位置的原有Entry赋值给当前新加的Entrynext属性。数组存储的是链表,链表是为了解决哈希冲突的,这一点要注意。

好了,总结一下:

  • HashMap中有一个叫tableEntry数组。
  • 这个数组存储了Entry类的对象。HashMap类有一个叫做Entry的内部类。这个Entry类包含了key-value作为实例变量。
  • 每当往Hashmap里面存放key-value对的时候,都会为它们实例化一个Entry对象,这个Entry对象就会存储在前面提到的Entry数组table中。 现在你一定很想知道,上面创建的Entry对象将会存放在具体哪个位置(在table中的精确位置)。答案就是,根据keyhashcode()方法计算出来的hash值来决定。 hash值用来计算keyEntry数组的索引。
  • 我们往hashmap放了4个key-value对,但是有时候看上去好像只有2个元素!!!这是因为,如果两个元素有相同的hashcode,它们会被放在同一个索引上。 问题出现了,该怎么放呢?原来它是以链表(LinkedList)的形式来存储的。

接下来看一下put方法:

/**
* Associates the specified value with the specified key in this map. If the
* map previously contained a mapping for the key, the old value is
* replaced.
*
* @param key
*            key with which the specified value is to be associated
* @param value
*            value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or <tt>null</tt>
*         if there was no mapping for <tt>key</tt>. (A <tt>null</tt> return
*         can also indicate that the map previously associated
*         <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
    // 对key做null检查。如果key是null,会被存储到table[0],因为null的hash值总是0。
	if (key == null)
		return putForNullKey(value);
	// 计算key的hash值,hash值用来找到存储Entry对象的数组的索引。有时候hash函数可能写的很不好,所以JDK的设计者添加了另一个叫做hash()的方法,它接收刚才计算的hash值作为参数	
	int hash = hash(key.hashCode());
	// indexFor(hash,table.length)用来计算在table数组中存储Entry对象的精确的索引
	int i = indexFor(hash, table.length);
	
	for (Entry<k , V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
	    // 如果这个位置已经有了(也就是hash值一样)就用链表来存了。 开始迭代链表
		Object k;
		// 直到Entry->next为null,就把当前的Entry对象变成链表的下一个节点。
		if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
		    // 如果我们再次放入同样的key会怎样呢?它会替换老的value。在迭代的过程中,会调用equals()方法来检查key的相等性(key.equals(k)),
			// 如果这个方法返回true,它就会用当前Entry的value来替换之前的value。
			V oldValue = e.value;
			e.value = value;
			e.recordAccess(this);
			return oldValue;
		}
	}
	// 如果计算出来的索引位置没有元素,就直接把Entry对象放到那个索引上。
	modCount++;
	addEntry(hash, key, value, i);
	return null;
}

再看一下get方法:    

/**
  * Returns the value to which the specified key is mapped, or {@code null}
  * if this map contains no mapping for the key.
  *
  * <p>
  * More formally, if this map contains a mapping from a key {@code k} to a
  * value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :
  * key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise it returns
  * {@code null}. (There can be at most one such mapping.)
  *
  * </p><p>
  * A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i> indicate that
  * the map contains no mapping for the key; it's also possible that the map
  * explicitly maps the key to {@code null}. The {@link #containsKey
  * containsKey} operation may be used to distinguish these two cases.
  *
  * @see #put(Object, Object)
  */
public V get(Object key) {
    // 如果key是null,table[0]这个位置的元素将被返回。
	if (key == null)
		return getForNullKey();
	// 计算hash值
	int hash = hash(key.hashCode());
	// indexFor(hash,table.length)用来计算要获取的Entry对象在table数组中的精确的位置,使用刚才计算的hash值。
	for (Entry<k , V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
		Object k;
		// 在获取了table数组的索引之后,会迭代链表,调用equals()方法检查key的相等性,如果equals()方法返回true,get方法返回Entry对象的value,否则,返回null。
		if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
    		return e.value;
		}
	return null;
}

总结:

  • HashMap有一个叫做Entry的内部类,它用来存储key-value对。
  • 上面的Entry对象是存储在一个叫做tableEntry数组中。
  • table的索引在逻辑上叫做“桶”(bucket),它存储了链表的第一个元素。
  • keyhashcode()方法用来找到Entry对象所在的桶。
  • 如果两个key有相同的hash值,他们会被放在table数组的同一个桶里面。
  • keyequals()方法用来确保key的唯一性。
  • value对象的equals()hashcode()方法根本一点用也没有。

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