Java基础之HashMap阅读总结
来源:互联网 发布:泰豪软件股份有限公司 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 14:28
工作中常常会遇到常用的类,但是由于封装的太好,一般也不会出现太多的问题,就导致对底层的实现了解的比较少,最近想把这些东西全部都梳理一下,也顺便多学习一些实现思路。欢迎共同探讨
带着几个问题去读源码:
1. HashMap是基于哪种数据结构实现的?
2. HashMap是如何存储的?
3. HashMap是如何取值的?
边读代码边理解:
其实只要阅读他的Put方法就能够知道前两个问题的答案!
put方法
public V put(K key, V value) { // 第一个值是通过Hash去摸的形式获取定位这个key应该存在的位置 // 第二三个是 键和值 // 第四个表示如果为true的话,则表示不改变已经存在的值 // 第五个参数表示是初始化的表格 return putVal(hash(key), key, value, false, true); } // 具体的实现方法 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { // Node 表示一个链表节点,基本上就能够确定两种结构存储 数组和链表 Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; // 首先划分步骤,方便以下阅读 // 第一步: if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) // 如果一开始是初始化的情况下,则开始调整Map的大小.初始化大小是16 n = (tab = resize()).length; // 第二步 // 表示 当前数组大小 - 1 之后hash取模一下,定位这个key在数组中的位置,如果为null表示不存在 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // 如果定位到的位置不存在的情况下,则创建一个Node对象 tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { // 第三步 Node<K,V> e; K k; // 表示第二步中定位到了数组位置,需要在链表中去获取 // 如果这个数组位置的key和传递进来的key一致的话,则将这个对象赋给e做下一步操作 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; // 这个表示红黑树节点的情况下 else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); // else { // 循环遍历这个链表去找数据 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { //如果下一个节点为null的话,表示已经遍历到链表的最尾端 if ((e = p.next) == null) { //将这个值作为链表的最尾端赋值 p.next = newNode(hash, key, value, null); // 如果当前的链表大小大于指定的门槛值 8 的话,则将链表结构改造成红黑树结构 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st // 红黑树结构构建 treeifyBin(tab, hash); break; } //如果找到了指定数据,则结束 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; // 如果没有找到,则将e赋值给b继续查找他的下一级节点 p = e; } } // e 对象如果不为空的话 if (e != null) { // existing mapping for key // 将老值取出来 V oldValue = e.value; // 将新值替换进去 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); // 然后返回老值 return oldValue; } } //总是大小 + 1 ++modCount; // 如果大小超过设定的大小则进行重新调整 if (++size > threshold) resize(); // 这个方法应该是交给你拓展的后置方法处理 afterNodeInsertion(evict); return null; }
resize()方法 - 一个调整HashMap大小的方法,这个方法很关键,为后面的优化做了一些策略
final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { // 当大小超过了1E的时候,就默认给定最大值 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } // 如果小于1E并且值又大于默认的阀值大小时 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) // **将当前大小调整为两倍大小** newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // 零初始阈值意味着使用默认值。 // **初始化的时候,默认阀值大小为16** newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; // **这是一个门槛值 当大于这个值是按这个Map大小的0.75递增** newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } // 计算新的resize上限 if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } //调整阀值大小 threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) // 重新构建一个新的数组链表,并将大小调整至阀值的大小 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; table = newTab; // 老的HashMap不为空的情况下 if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; // 如果链表的下一级为空了,表示已经到了最尾端 if (e.next == null) // 重新通过Hash分配数组位置,设置为链表的头部 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; // 如果是红黑树的情况下 else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order ###开始执行链表的秩序 //// 链表优化重hash的代码块 - 这一部分代码很关键 // 这一部分表示原索引放入 bucket 中 Node<K,V> loHead = null, loTail = null; // 这一部分表示原索引+oldCap放入bucket中 Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { // 取出下一级 next = e.next; //通过位运算获取该对象应该存在数组的位置 /** 只需要看看原来的hash值新增的那个bit是1还是0就好了,是0的话索引没 变,是1的话索引变成“原索引+oldCap” */ // 原索引处理规则 if ((e.hash & oldCap) == 0) { //将判断链表头部对象是否存在,null表示不存在,如果不存在,则将当前对 //象设置为头部 if (loTail == null) // 头部赋值 loHead = e; else // 否则设置该链表的下一级 loTail.next = e; //将尾部重新定义为当前对象,方便下一个对象进来直接定位到尾部 loTail = e; } // 这里用来处理非原索引的逻辑,和上面差不多 else { // 如果尾部为空的话 if (hiTail == null) //则将头部设置为他 hiHead = e; else // 将尾部进行赋值 hiTail.next = e; // 将当前值设置为尾部 hiTail = e; } } // 循环遍历链表的下一级节点!!!! while ((e = next) != null); // 原索引还是存放到原来的位置 if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } // 非原索引则根据当作数组位置+老的极限值大小的位置,相加,得到存储的位置 if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; }
梳理一下上面所了解到的知识:
1. HashMap是由数组+链表+红黑树组成2. HashMap的初始化数组大小是16,存储阀值大小当前数组大小的75%,当数组中的实际大小大于这个阀值是开始重新调整数组大小,调整方案是以2倍递增,当大小进行到Integer.MAX_VALUE,将不在扩容。3. 扩容的方式是重新构建一个新的链表数组,将老的数组进行重组放入新的数组链表中4. HashMap优化点: 1. 当链表长度超过8时,则将改造成TreeMap,也就是常说的红黑树,这样做的目的就是为了防止某一个链表非常长,查找速度很慢. 2. 扩容时会将链表进行遍历重组,重组的规则是判断它的最后一个bit是0还是1,因为我们使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍),所以元素的位置要么是在原位置,要么是在原位置再移动2次幂的位置,所以打个比方,当前key处于数组大小16的索引15位置,经过扩容之后的位置为15+16=31的位置。 3. 定位数组的位置一共采用了三步:取key的hashCode、高位运算、取模运算
方法一:static final int hash(Object key) { //jdk1.8 & jdk1.7 int h; // h = key.hashCode() 为第一步 取hashCode值 // h ^ (h >>> 16) 为第二步 高位参与运算 return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}方法二:static int indexFor(int h, int length) { //jdk1.7的源码,jdk1.8没有这个方法,但是实现原理一样的 return h & (length-1); //第三步 取模运算}
Map是如何取值的?
你如果了解了上面如何定位数组位置的话,应该就能够有大概的思路,还是上遍代码吧.
// 第一个值是key的hash值 final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k; // 数组不为空的情况下 if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && // 这里会通过取模运算得到数组的位置 (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { // 判断位置是否是第一个,如果是第一个则返回 if (first.hash == hash && // always check first node ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return first; // 如果不是第一个,则默认循环查找该链表,如果是红黑树则调用getTreeNode方法查找,然后返回.没有找到则返回null if ((e = first.next) != null) { if (first instanceof TreeNode) return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key); do { if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } while ((e = e.next) != null); } } return null; }
参考资料:http://www.importnew.com/20386.html - 写的真他妈不是一般的好
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