HashMap

Posted 2021-03-18 cjn123

1.HashMap源码

1.1 类Node代码

    HashMap内部存储的单元是Node，Node类源码如下：

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1.2 HashMap数据结构

   HashMap数据结构是由Node数组及每个数组元素都是单向链表组成的，结构如下图：

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  1.3  HashMap get操作  

  get操作就是根据key找到value值。首先key算出hash值，然后调用getNode方法找到value。

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   已知HashMap table长度为n，n为2的m次方，即n=2^m,  然后通过hash算法（n-1)&hash算出下hash的二进制低m位作为table的index值，

  从而索引到Node节点，判断此节点hash值和查找的key的值以及key是否相等，相等的话继续沿着此链表查找，知道查找到满足前两个条件

  返回此Node节点，否则返回空。当节点数超过7个，链表转化为红黑树存储，查询就在此红黑树上进行。

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1.4 HashMap put操作

   HashMap put操作插入对应的key和value。同样先算出key的hash值，然后调用putVal方法。

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putVal方法,同样首先根据hash(key)&(n-1)取得hash值二进制低m位找到index，这样的散列算法使key比较均匀的分布在各个桶里，找到

index索引到Node节点，如果为空，直接put在此节点，否则判断是否是红黑树，如果是则找到红黑树部分的节点则直接put，否则查找

链表中下一个Node节点的key值和hash等于插入的key和hash值的话直接更新Node节点的value值，否则找到Node节点为NULL的节点，

判断链表个数是否超过阈值7，超过链表转换为红黑树，不超过在链表new 新出的节点，然后判断HashMap的节点数是否大于阈值

（负载因子*table的长度），大于的话resize扩容，否则不扩容。

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put方法示意图如下：

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1.5 HashMap resize操作

HashMap resize方法首先计算出新的HashMap的容量newCap和新的threshold newThr。判断旧的map容量oldCap大于0并且大于最大容量，

则newThr设置为整形最大值，如果oldCap小于最大容量，则newCap扩大一倍，newThr也扩大一倍，当oldCap<=0&&oldThr>0更新newThr

等于oldThr，当oldCap<=0&&oldThr<=0时newCap设置为默认值，newThr设置为默认值（负载因子*16），当newThr=0时重新计算newThr的值。

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计算完newCap和newThr后，开始HashMap的重新散列，因为Map的length(oldCap)发生变化,数据分布hash方法(length-1)&hash计算出来的索引值

有可能会变化，所以数据需要重新分布。方法是：先便利table数组，分别对数组元素对应每个链表执行rehash。如果链表只有一个节点，则只用计算

此节点对应的新的下标直接赋值即可，如果对应是红黑树，按照红黑树的逻辑去执行，如果是链表，则遍历每个链表，对应对一个节点重新计算出index，

jdk设计精巧体现在这里：因为hash方法(n-1)&hash，所以对于同一个key值，hash值一样，唯一的不同就是长度n，假设n是2的m次方，HashMap扩容之后

n扩大两倍，m加1，所以(n-1)&hash由之前的二进制取低m位变成了取低m+1位，前m位都是一样的，所以差别是第m+1位和1与计算后的结果，有两种情况

一是0，这种情况和扩容之前的取低m位一样，所以index也是一样，另一种情况是1，这种情况相当于2^m+扩容之前的index，第m+1位数字也可以用oldCap&hash

计算出等于0索引值不变，等于1索引值+2^m。所以链表就相应拆成两部分，一部分是索引等于index，一部分等于index+2^m。

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PS:初始化长度：

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因为Java规定了static final 类型为静态类变量 int 类型。int类型限制了该变量的长度为4个字节共32个二进制位，最高位是符号位。