HashMap JDK1.8实现原理

Posted 2020-12-30 duodushuduokanbao

HashMap概述

HashMap存储的是key-value的键值对，允许key为null，也允许value为null。HashMap内部为数组+链表的结构，会根据key的hashCode值来确定数组的索引(确认放在哪个桶里)，如果遇到索引相同的key，桶的大小是2，如果一个key的hashCode是7，一个key的hashCode是3，那么他们就会被分到一个桶中(hash冲突)，如果发生hash冲突，HashMap会将同一个桶中的数据以链表的形式存储，但是如果发生hash冲突的概率比较高，就会导致同一个桶中的链表长度过长，遍历效率降低，所以在JDK1.8中如果链表长度到达阀值(默认是8)，就会将链表转换成红黑二叉树。

HashMap数据结构

 1    
 2     //Node本质上是一个Map.存储着key-value
 3     static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
 4         final int hash;             //保存该桶的hash值
 5         final K key;                //不可变的key
 6         V value;                    
 7         Node<K,V> next;      //指向一个数据的指针
 8 
 9         Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
10             this.hash = hash;
11             this.key = key;
12             this.value = value;
13             this.next = next;
14         }        

从源码上可以看到，Node实现了Map.Entry接口，本质上是一个映射(k-v)

刚刚也说过了，有时候两个key的hashCode可能会定位到一个桶中，这时就发生了hash冲突，如果HashMap的hash算法越散列，那么发生hash冲突的概率越低，如果数组越大，那么发生hash冲突的概率也会越低，但是数组越大带来的空间开销越多，但是遍历速度越快，这就要在空间和时间上进行权衡，这就要看看HashMap的扩容机制，在说扩容机制之前先看几个比较重要的字段

 1 //默认桶16个
 2 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
 3 
 4 //默认桶最多有2^30个
 5 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
 6 
 7 //默认负载因子是0.75
 8 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
 9 
10 //能容纳最多key_value对的个数
11  int threshold;
12 
13 //一共key_value对个数
14 int size;

threshold=负载因子 * length，也就是说数组长度固定以后， 如果负载因子越大，所能容纳的元素个数越多，如果超过这个值就会进行扩容(默认是扩容为原来的2倍)，0.75这个值是权衡过空间和时间得出的，建议大家不要随意修改，如果在一些特殊情况下，比如空间比较多，但要求速度比较快，这时候就可以把扩容因子调小以较少hash冲突的概率。相反就增大扩容因子(这个值可以大于1)。

size就是HashMap中键值对的总个数。还有一个字段是modCount，记录是发生内部结构变化的次数，如果put值，但是put的值是覆盖原有的值，这样是不算内部结构变化的。

 因为HashMap扩容每次都是扩容为原来的2倍，所以length总是2的次方，这是非常规的设置，常规设置是把桶的大小设置为素数，因为素数发生hash冲突的概率要小于合数，比如HashTable的默认值设置为11，就是桶的大小为素数的应用(HashTable扩容后不能保证是素数)。HashMap采用这种设置是为了在取模和扩容的时候做出优化。

确定哈希桶数据索引位置

 

HashMap的put方法实现

 

HashMap的get方法实现

 

扩容机制

 

总结