HashMap的底层原理

Posted 2020-10-05 郝二驴

简单说: 底层原理就是采用数组加链表:

　　

两张图片很清晰地表明存储结构:

既然是线性数组，为什么能随机存取？这里HashMap用了一个小算法，大致是这样实现：

// 存储时: 
int hash = key.hashCode(); // 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值 
int index = hash % Entry[].length; 
Entry[index] = value;

// 取值时: 
int hash = key.hashCode(); 
int index = hash % Entry[].length; 
return Entry[index];

 

public V put(K key, V value) {

 

        if (key == null)

 

            return putForNullKey(value); //null总是放在数组的第一个链表中

 

        int hash = hash(key.hashCode());

 

        int i = indexFor(hash, table.length);

 

        //遍历链表

 

        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

 

            Object k;

 

            //如果key在链表中已存在，则替换为新value

 

            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

 

                V oldValue = e.value;

 

                e.value = value;

 

                e.recordAccess(this);

 

                return oldValue;

 

            }

 

        }

 

 

        modCount++;

 

        addEntry(hash, key, value, i);

 

        return null;

 

    }

 

 

 

 

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

 

    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

 

    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); //参数e, 是Entry.next

 

    //如果size超过threshold，则扩充table大小。再散列

 

    if (size++ >= threshold)

 

            resize(2 * table.length);

 

}

 

 

get（）

 

public V get(Object key) {

 

        if (key == null)

 

            return getForNullKey();

 

        int hash = hash(key.hashCode());

 

        //先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表

 

        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];

 

            e != null;

 

            e = e.next) {

 

            Object k;

 

            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

 

                return e.value;

 

        }

 

        return null;

 

}

 

 

 

null key的存取

 

null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。

 

 

  private V putForNullKey(V value) {

 

        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

 

            if (e.key == null) {

 

                V oldValue = e.value;

 

                e.value = value;

 

                e.recordAccess(this);

 

                return oldValue;

 

            }

 

        }

 

        modCount++;

 

        addEntry(0, null, value, 0);

 

        return null;

 

    }

 

 

    private V getForNullKey() {

 

        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

 

            if (e.key == null)

 

                return e.value;

 

        }

 

        return null;

 

    }

 

再散列rehash过程

 

当哈希表的容量超过默认容量时，必须调整table的大小。当容量已经达到最大可能值时，那么该方法就将容量调整到Integer.MAX_VALUE返回，这时，需要创建一张新表，将原表的映射到新表中。

 

 

  /**

 

    * Rehashes the contents of this map into a new array with a

 

    * larger capacity.  This method is called automatically when the

 

    * number of keys in this map reaches its threshold.

 

    *

 

    * If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not

 

    * resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.

 

    * This has the effect of preventing future calls.

 

    *

 

    * @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two;

 

    *        must be greater than current capacity unless current

 

    *        capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value

 

    *        is irrelevant).

 

    */

 

    void resize(int newCapacity) {

 

        Entry[] oldTable = table;

 

        int oldCapacity = oldTable.length;

 

        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

 

            threshold = Integer.MAX_VALUE;

 

            return;

 

        }

 

 

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

 

        transfer(newTable);

 

        table = newTable;

 

        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

 

    }

 

 

 

 

    /**

 

    * Transfers all entries from current table to newTable.

 

    */

 

    void transfer(Entry[] newTable) {

 

        Entry[] src = table;

 

        int newCapacity = newTable.length;

 

        for (int j = 0; j < src.length; j++) {

 

            Entry<K,V> e = src[j];

 

            if (e != null) {

 

                src[j] = null;

 

                do {

 

                    Entry<K,V> next = e.next;

 

                    //重新计算index

 

                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

 

                    e.next = newTable[i];

 

                    newTable[i] = e;

 

                    e = next;

 

                } while (e != null);

 

            }

 

        }

    }