HashMap的底层原理

Posted 郝二驴

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了HashMap的底层原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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);
 
            }
 
        }
    }

以上是关于HashMap的底层原理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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