集合框架专题6—HashMap

HashMap

        前言： 本文所采用的jdk版本为：jdk1.8.0_111。

        

        在我们实际应用中，HashMap可以说是使用及其频繁的集合框架之一，但是之前都没有怎么去看过HashMap的源码，这里就HashMap的源码着重分析一下一些常见的问题。

        在进行分析之前我们先来看一下两个方法：

    public native int hashCode();    public boolean equals(Object obj) {        return (this == obj);    }

        这两个方法都是Object中提供的方法：

        1. hashCode()方法有一个navive修饰符，这是一个本地方法，用于返回哈希值。

        2. equals(Object obj)方法应该都比较熟悉，这里是用于判断两个对象是否相等的方法，后续子类按需可以重写该方法，有一点需要注意的是，如果重写了equals方法，应该同步将hashCode()方法一并重写掉。

        这里为什么着重说明这两个方法呢，因为它们在HashMap中有着大用处，hashCode就不用说了，hashCode是用于计算key的哈希值以确定值存储位置的功能，而equals方法呢？

        众所周知，HashMap中key是唯一的，那么如何在值存储的过程中来保证值是唯一的呢？首先我们想到的可能是用equals去迭代比较所有的key，这个方法固然可以实现，但是随着值的增加，那岂不是存值会越来越麻烦，所以HashMap中绝不会用如此低效的方式，尽管其时间复杂度为O(n)，那么HashMap中是如何做的呢，前面说过HashMap中是根据key的hashcode来进行定位存储的，那么当key不同的时候，其hashcode值一般不会一样的，但是也有例外，Object类中的equals方法的注释中有这么一句话：“如果两个对象的hashcode不同，那么equals方法返回一定为false，如果两个对象hashcode值相同，那么equals方法返回不一定为true。” 所以理论上存在hash冲突的可能性，这里有一个专有名词叫哈希碰撞，也叫碰撞。那么HashMap中如何解决哈希碰撞的呢，我们先看一下源码：

一、 put(K key, V value)

    public V put(K key, V value) {        return putVal(hash(key), key, value, false, true);    }    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,                   boolean evict) {        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)            n = (tab = resize()).length;        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);        else {            Node<K,V> e; K k;            if (p.hash == hash &&                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                e = p;            else if (p instanceof TreeNode)                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);            else {                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                    if ((e = p.next) == null) {                        p.next = newNode(hash, key, value, null);                        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;        if (++size > threshold)            resize();        afterNodeInsertion(evict);        return null;    }

        put的整个过程，都在putVal这个方法中，大致解读一下这个方法的过程：

        1. 首先判断map是否为空，假如为空，则重置内部table[] 后，按照hash值制定的位置进行存储。

        2. 假如不为空，按照参数的hash值来查询值，假如未查出值，则在该hash值位置直接进行存储。

        3. 假如hash值找到的位置不为空，则进一步判断这两个key是否相等(== 和 equals)，注意，这里才用到euqals方法来进行判断，如果值相同，说明就是一个key，此时直接覆盖掉原来的value即可，覆盖完成后返回旧的value。

        4. 假如两个key判断的不相等( == 和 equals都为false的情况下)，那么新的值将会被存储到原值并列的地方，以链表的形式进行存储。

        用图形的方式表示该put的过程，如下图：

        

        说完put方法，我们来说一下get方法，对于常规情况下，我们都知道，get是根据key的hash值，去找对应位置下的值。但是当hashCode相同时，我们又该如何获取到我们想要的值的呢？因为根据上面的分析，我们知道如果多个不同key的hash值相同，那么这些值将会以链表的形式进行存储。接下来我们来看一下get方法的源码：

        二、get(Object key)

    public V get(Object key) {        Node<K,V> e;        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;    }    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {            if (first.hash == hash && // always check first node                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                return first;            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;    }

        根据key查找value的值的主要过程在getNode这个方法中，大致分析一下该方法的主要过程：

        1. 首先判断map是否为空，为空则返回null，不为空则继续往下执行；

        2. 根据hash值获取到第一个Node值，然后判断hash是否相等，key是否相等（== 或 equals），相等时则证明是要找的值，直接返回，不相等时则继续往下执行；

        3. 迭代判断下一个Node中的hash和key是否相等，直到相等则返回当前Node，假如迭代完成后也没找到则返回null。

        这里可以看出，通过key来进行值的获取时，是进行了一次迭代，其中的判断是通过equals进行的判断，这样就能保证得到的值一定是我们需要的值了。