HashMap底层存储原理
来源:互联网 发布:java编写工具 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 06:06
HashMap在日常工作中使用场景非常多,程序员都知道是HashMap是线程非安全的,但是底层是以什么方式存储的?本人仔细研读了一下源码,也只是掌握了核心的存储功能,并没有把全部代码看明白,但是对于理解hashMap的存储结构完全够了。
存储结构
- hashmap底层是以数组方式进行存储。将key-value对作为数组中的一个元素进行存储。
- key-value都是Map.Entry中的属性。其中将key的值进行hash之后进行存储,即每一个key都是计算hash值,然后再存储。每一个Hash值对应一个数组下标,数组下标是根据hash值和数组长度计算得来。
- 由于不能的key有可能hash值相同,即该位置的数组中的元素出现两个,对于这种情况,hashmap采用链表形式进行存储。
- 下图描述了hashmap的存储结构图
Entry结构分析
- Entry是hashMap中封装key-value键值对的,主要包括如下属性
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key;// map中key值,可以为null。 V value; // map中的value值,可以为null。 Entry<K,V> next;// 链表引用,防止key值不同,hash值相同。 int hash; // 每个key的hash值 // 构造函数 Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) { value = v; next = n; key = k; hash = h; } public final K getKey() { return key; } public final V getValue() { return value; } // 同一个key时,新值替换旧值,返回旧值 public final V setValue(V newValue) { V oldValue = value; value = newValue; return oldValue; } // key值重写equals方法 public final boolean equals(Object o) { if (!(o instanceof Map.Entry)) return false; Map.Entry e = (Map.Entry)o; Object k1 = getKey(); Object k2 = e.getKey(); if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) { Object v1 = getValue(); Object v2 = e.getValue(); if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2))) return true; } return false; } // 重写hashCode值 public final int hashCode() { return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue()); } public final String toString() { return getKey() + "=" + getValue(); } // 其他方法省略 }
HashMap属性分析
- HashMap的属性分析
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{ /** *默认情况下,hashmap大小为16.即1<<4就是1乘以2的4次幂=16 */ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 /** * hashMap的最大值 */ static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; /** * 默认加载加载因子,即使用空间达到总空间的0.75时,需要扩容。 */ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; /** * 声明hashmap一个空数组。 */ static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {}; /** * 最开始时,hashmap是一个空数组。 */ transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE; /** * map的元素的个数 */ transient int size; /* * hashmap的实际存储空间大小。这个空间是总空间*加载因子得出的大小。 * 比如默认是16,加载因子是0.74。则threshold就是12。 */ int threshold; /** * 加载因子,即使用空间达到总空间的0.75时,需要扩容。 */ final float loadFactor; /** * */ transient int modCount; /** * threshold这个值的最大值就是Integer.MAX_VALUE */ static final int ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD_DEFAULT = Integer.MAX_VALUE;
put方法
- put(key,value)方法是hashmap中最重要的方法,使用hashmap最主要的就是使用put,get两个方法。put方法底层存储又是什么呢,我们可以从put方法的源码进行分析
public V put(K key, V value) { // 首次存储元素,初始化存储空间 if (table == EMPTY_TABLE) { inflateTable(threshold); } // 如果key为null,则将null放入元素的第一个位置 if (key == null) return putForNullKey(value); // 计算key的hash值 int hash = hash(key); // 根据key的hash值,数组长度计算该Entry<key,value>的数组下标 int i = indexFor(hash, table.length); /** **如果当前key的已经存在于map中,则将新值替换成旧值。 **/ for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; // 判断同一个key,既要判断hash值相同,还要判断key是同一个key,因为 // 相同的key有可能hash值也相同。双重判断保证是同一个key。 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } // 如果是新的key需要存储,则增加操作次数modCount++ modCount++; // 将新增key-value键值对添加中map中。 addEntry(hash, key, value, i); return null; }
addEntry方法
- addEntry方法是将新增的key-value键值对存入到map中。该方法主要完成两个功能:
1.1. 添加新元素前, 判断是否需要对map的数组进行扩容,如果需要扩容,则扩容空间大小是多少?
1.2. 对于新增key-value键值对,如果key的hash值相同,则构造单向列表。 - 从源码分析结果如下:
/**** hash:key的hash值** key:存储的键** value:存储的value对象值*** bucketIndex:数组下标位置,即key-value在数组中的位置。**/void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) { resize(2 * table.length); hash = (null != key) ? hash(key) : 0; bucketIndex = indexFor(hash, table.length); } // 往数组中添加新的key-value键值对 createEntry(hash, key, value, bucketIndex); }
createEntry
- 该方法主要完成两个功能,第一是添加新的key到Entry数组中,第二就是对于不同key的hash值相同的情况下,在同一个数组下标处,构建单向链表进行存储。
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { // 取出当前位置的元素,如果是新添加的key,则e为null,已经有的元素为不为空。 Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; // 添加新的key-value值或构建链表 table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e); size++; }
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