深入分析HashMap

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

本文基于jdk1.8

HashMap特点:

 

HashMap具体方法分析:

  put方法分析:

  执行流程图:

   

  

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

    /**
     * Implements Map.put and related methods
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @param value the value to put
     * @param onlyIfAbsent if true, don\'t change existing value
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return previous value, or null if none
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //如果链表数组为空或者长度为0,则扩容·
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //根据hash值找到要插入元素的位置i,若tab[i]为空,则直接插入元素
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //如果tab[i]链表第一个元素与要插入的元素相等,则直接覆盖
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //如果tab[i]链表第一个元素与要插入的元素不相等,且第一个元素为树节点,则把要插入的节点插入到红黑树中
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            //如果不是上两种情况,则依次与链表剩下的元素进行比较,若找到key值相同的元素则覆盖,否则在链表尾部插入新节点
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //如果链表长度大于8,则将链表转换成红黑树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                   p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;//将记录修改HashMap的modCount加1
        //如果加入元素后size>threshold,则进行扩容
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }
                                                    

 

 

 

 

public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

    /**
     * Implements Map.get and related methods
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @return the node, or null if none
     */
    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        //如果链表数组tab不为空,且长度不为0,且根据hash值所确定的tab[i]链表不为空,则进行判断
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            //如果tab[i]链表的第一个元素就是要取的元素则返回
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                //如果要查找的元素不是链表的第一个元素,且第一个元素是树节点,则进入树中进行查找
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                //如果不是上两种情况,则在剩下的链表结点进行查找
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }
                                                                                    

 

  

 1 public V remove(Object key) {
 2         Node<K,V> e;
 3         return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
 4             null : e.value;
 5     }
 6 
 7     /**
 8      * Implements Map.remove and related methods
 9      *
10      * @param hash hash for key
11      * @param key the key
12      * @param value the value to match if matchValue, else ignored
13      * @param matchValue if true only remove if value is equal
14    // matchValue 作用:区别remove(Key key)与remove(Key key,Value value) 如果matchValue为false,remove(Key key)则删除与key值相等的节点,否则不删除
15      * @param movable if false do not move other nodes while removing
16      * @return the node, or null if none
17      */
18     final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
19                                boolean matchValue, boolean movable) {
20         Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
21         //这几组语句在于查找要删除的节点,与get方法类似
22         if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
23             (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
24             Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
25             if (p.hash == hash &&
26                 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
27                 node = p;
28             else if ((e = p.next) != null) {
29                 if (p instanceof TreeNode)
30                     node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
31                 else {
32                     do {
33                         if (e.hash == hash &&
34                             ((k = e.key) == key ||
35                              (key != null && key.equals(k)))) {
36                             node = e;
37                             break;
38                         }
39                         p = e;
40                     } while ((e = e.next) != null);
41                 }
42             }
43             //metchValue的作用,删除操作
44             if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
45                                  (value != null && value.equals(v)))) {
46                 if (node instanceof TreeNode)
47                     ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
48                 else if (node == p)
49                     tab[index] = node.next;
50                 else
51                     p.next = node.next;
52                 ++modCount;//将记录修改HashMap的值加1
53                 --size;
54                 afterNodeRemoval(node);
55                 return node;
56             }
57         }
58         return null;
59     }
60             

  hash()算法分析:

  源码:

  

1 static final int hash(Object key) {
2         int h;
3         return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
4     }

 

  一个较好的hash算法就是让所有的对象中的值都体现用处,hashCode()已经满足了这点,而我们在hashCode()的基础上设置新的hash算法时也要体现这一点,如何体现这一点,就是充分利用hashCode()的结果的所有位。

 

   HashMap中的hash()方法中,hash值为,key的hashCode值与将其无符号右移16位后进行异或运算。作用:key的hashCode所有位都参与了运算,降低了节点碰撞率。

  而用hash值与链表数组的长度-1进行相与获得节点的索引值,这样得到的结果与用hash值除以链表数组长度(取模运算)所得到的结果是一样的,并且与运算性能更高,前提是数组的长度必须是2的n次方。只有在这种情况下,取模运算才能转化位为与运算。

  

  更新:看过别的博主对hash算法的分析,他们都是从验证,从举例的角度来论述hash算法的优劣。在《算法4》中,确定哈希表中各节点的位置,用的是取模运算。对于取模运算,各个节点落到各个桶的位置是等概率的(当然前提是各个节点的取值也是随机的,等概率的),HashMap中实现的hash算法(与数组的长度-1进行与运算,)本质上也是取模运算。

  例子:对于长度为16的数组,数组长度减一的二进制序列为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111,用它和一个数值进行与运算作用和取模运算是异曲同工,唯一不同的是1,取模运算时用的是key的hashCode值,进行与运算时先将keyCode值的高低16位进行异或运算,用其结果进行进行与运算,这样key的hashCode的所有位的信息又得到了运用。符合优秀哈希算法的规则。

 

 

HashMap与Hashtable的比较:

 

HashMap的使用场景:

以上是关于深入分析HashMap的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

最通俗易懂的 HashMap 源码分析解读

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