java·数据结构·hashMap

Posted 2022-02-02 kunlingou

特点

• 线程不安全
• HashMap、和Hashtable、SynchronizedMap区别：
  • HashMap 线程不安全，可以有null的key值或value值。
  • hashtable 线程安全，不能有null的key值或value值。
  • ConcurrentHashMap 线程安全，不能有null的key值或value值。删除操作比较费时。
  • SynchronizedMap 线程安全，可以有null的key值或value值。
    • 可以通过Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Object>())方式创建
  • 性能:HashMap>ConcurrentHashMap>SynchronizedMap>Hashtable

构造方法

相关参数

• initialCapacity：初始最大容量，默认1<<4（2^4）,内部实际使用的变量是threshold(默认容量) ，实际最大容量并没有存放。
• loadFactor:加载因子(默认容量=初始最大容量*加载因子)，默认0.75
• threshold:默认容量，内部变量，根据initialCapacity生成。执行构造方法时，将输入的initialCapacity转为不小于当前数的最小的2^k的值，作为threshold。在第一次构建table时（第一次put，执行resize()方法），table的大小设置为threshold，然后让threshold = thresholdloadFactor；后续每一次resize，都是table的大小 = table的大小 2；threshold = threshold * 2；
• 默认关系：threshold = initialCapacity * loadFactor(达到最大容量时不满足该等式)

平衡与折衷

• 加载因子：hash表中元素的填满程度，加载因子越大，空间利用率越高，冲突机会越高(查询成本越高)

代码解析

• public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) 
        /**初始最大容量为非负整数*/
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        /**
        * static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
        * 当 initialCapacity 大于最大容量(2^30,约10.74亿)时,强制设置为容量为最大容量。
        */
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        /**
        * 加载因子为大于0的浮点数
        * public static boolean isNaN(float v) 
        *   return (v != v);
        * 
        * Float.isNaN(loadFactor):NaN（not-a-number），例如. float v = 0.0f/0.0f;
        */
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
        /**赋值容量因子*/
        this.loadFactor = loadFactor;
        /**
        * 转换输入的初始最大容量为2^k,赋值给threshold作为实际最大容量
        * 这样做的意义待分析
        */
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    

/**
* 获取不小于当前数的最小的2^k的值.
* 例如：31->32,65->128
*/
static final int tableSizeFor(int cap) 
    int n = cap - 1;
    n |= n >>> 1;
    n |= n >>> 2;
    n |= n >>> 4;
    n |= n >>> 8;
    n |= n >>> 16;
    return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;

• public HashMap(int initialCapacity)

public HashMap(int initialCapacity) 
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);

• public HashMap()

/**
* 在resize()方法中设置threshold的值
* newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
* newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
*/
public HashMap() 
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted

• public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)
  • 待梳理

  public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) 
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
    putMapEntries(m, false);
  

小结：

• java位运算相关知识待归纳。 (位运算的目的是提高效率)
  • 1 << k(2^k)
• double和float区别待归纳。
• HashMap、treemap、treenodes关系
• 为什么n初始化构造map时，转换输入的初始最大容量为2^k,赋值给threshold作为实际最大容量。