Java集合源码解析(三)HashMap源码解析
来源:互联网 发布:淮北微商自然知彼 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 09:40
前言
今天来介绍下HashMap,之前的List,讲了ArrayList、LinkedList,就前两者而言,反映的是两种思想:
- ArrayList以数组形式实现,顺序插入、查找快,插入、删除较慢
- LinkedList以链表形式实现,顺序插入、查找较慢,插入、删除方便
那么是否有一种数据结构能够结合上面两种的优点呢?有,答案就是HashMap。它是基于哈希表的 Map 接口的实现,以key-value的形式存在。
构造图如下:
蓝色线条:继承
绿色线条:接口实现
正文
要理解HashMap, 就必须要知道了解其底层的实现, 而底层实现里最重要的就是它的数据结构了,HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构,即数组和链表的结合体。
在分析要理解HashMap源码前有必要对hashcode进行说明。
以下是关于HashCode的官方文档定义:
hashcode方法返回该对象的哈希码值。支持该方法是为哈希表提供一些优点,例如,java.util.Hashtable 提供的哈希表。
hashCode 的常规协定是:
在 Java 应用程序执行期间,在同一对象上多次调用 hashCode 方法时,必须一致地返回相同的整数,前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行,该整数无需保持一致。如果根据 equals(Object) 方法,两个对象是相等的,那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。
以下情况不 是必需的:如果根据 equals(java.lang.Object) 方法,两个对象不相等,那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是,程序员应该知道,为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。
实际上,由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。(这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的,但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧。)
当equals方法被重写时,通常有必要重写 hashCode 方法,以维护 hashCode 方法的常规协定,该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。
以上这段官方文档的定义,我们可以抽出成以下几个关键点:
hashCode的存在主要是用于查找的快捷性,如Hashtable,HashMap等,hashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的;
如果两个对象相同,就是适用于equals(java.lang.Object) 方法,那么这两个对象的hashCode一定要相同;
如果对象的equals方法被重写,那么对象的hashCode也尽量重写,并且产生hashCode使用的对象,一定要和equals方法中使用的一致,否则就会违反上面提到的第2点;
两个对象的hashCode相同,并不一定表示两个对象就相同,也就是不一定适用于equals(java.lang.Object) 方法,只能够说明这两个对象在散列存储结构中,如Hashtable,他们“存放在同一个篮子里”。
再归纳一下就是hashCode是用于查找使用的,而equals是用于比较两个对象的是否相等的。以下这段话是从别人帖子回复拷贝过来的:
1.hashcode是用来查找的,如果你学过数据结构就应该知道,在查找和排序这一章有
例如内存中有这样的位置
0 1 2 3 4 5 6 7
而我有个类,这个类有个字段叫ID,我要把这个类存放在以上8个位置之一,如果不用hashcode而任意存放,那么当查找时就需要到这八个位置里挨个去找,或者用二分法一类的算法。
但如果用hashcode那就会使效率提高很多。
我们这个类中有个字段叫ID,那么我们就定义我们的hashcode为ID%8,然后把我们的类存放在取得得余数那个位置。比如我们的ID为9,9除8的余数为1,那么我们就把该类存在1这个位置,如果ID是13,求得的余数是5,那么我们就把该类放在5这个位置。这样,以后在查找该类时就可以通过ID除 8求余数直接找到存放的位置了。2.但是如果两个类有相同的hashcode怎么办那(我们假设上面的类的ID不是唯一的),例如9除以8和17除以8的余数都是1,那么这是不是合法的,回答是:可以这样。那么如何判断呢?在这个时候就需要定义 equals了。
也就是说,我们先通过 hashcode来判断两个类是否存放某个桶里,但这个桶里可能有很多类,那么我们就需要再通过 equals 来在这个桶里找到我们要的类。
那么。重写了equals(),为什么还要重写hashCode()呢?
想想,你要在一个桶里找东西,你必须先要找到这个桶啊,你不通过重写hashcode()来找到桶,光重写equals()有什么用啊
HashMap简介
HashMap定义
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
HashMap 是一个散列表,它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap继承于AbstractMap,实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
HashMap 的实现不是同步的,这意味着它不是线程安全的。它的key、value都可以为null。此外,HashMap中的映射不是有序的。
HashMap属性
// 默认初始容量为16,必须为2的n次幂 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; // 最大容量为2的30次方 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 默认加载因子为0.75f static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; // Entry数组,长度必须为2的n次幂 transient Entry[] table; // 已存储元素的数量 transient int size ; // 下次扩容的临界值,size>=threshold就会扩容,threshold等于capacity*load factor int threshold; // 加载因子 final float loadFactor ;
HashMap是通过"拉链法"实现的哈希表。它包括几个重要的成员变量:table, size, threshold, loadFactor, modCount。
- table是一个Entry[]数组类型,而Entry实际上就是一个单向链表。哈希表的"key-value键值对"都是存储在Entry数组中的。
- size是HashMap的大小,它是HashMap保存的键值对的数量。
- threshold是HashMap的阈值,用于判断是否需要调整HashMap的容量。threshold的值="容量*加载因子",当HashMap中存储数据的数量达到threshold时,就需要将HashMap的容量加倍。
- loadFactor就是加载因子。
- modCount是用来实现fail-fast机制的。
可以看出HashMap底层是用Entry数组存储数据,同时定义了初始容量,最大容量,加载因子等参数,至于为什么容量必须是2的幂,加载因子又是什么,下面再说,先来看一下Entry的定义。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key ; V value; Entry<K,V> next; // 指向下一个节点 final int hash; 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 ; } public final V setValue(V newValue) { V oldValue = value; value = newValue; return oldValue; } 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; } public final int hashCode() { return (key ==null ? 0 : key.hashCode()) ^ ( value==null ? 0 : value.hashCode()); } public final String toString() { return getKey() + "=" + getValue(); } // 当向HashMap中添加元素的时候调用这个方法,这里没有实现是供子类回调用 void recordAccess(HashMap<K,V> m) { } // 当从HashMap中删除元素的时候调动这个方法 ,这里没有实现是供子类回调用 void recordRemoval(HashMap<K,V> m) { }}
Entry是HashMap的内部类,它继承了Map中的Entry接口,它定义了键(key),值(value),和下一个节点的引用(next),以及hash值。很明确的可以看出Entry是什么结构,它是单线链表的一个节点。也就是说HashMap的底层结构是一个数组,而数组的元素是一个单向链表。
为什么会有这样的设计?之前介绍的List中查询时需要遍历所有的数组,为了解决这个问题HashMap采用hash算法将key散列为一个int值,这个int值对应到数组的下标,再做查询操作的时候,拿到key的散列值,根据数组下标就能直接找到存储在数组的元素。但是由于hash可能会出现相同的散列值,为了解决冲突,HashMap采用将相同的散列值存储到一个链表中,也就是说在一个链表中的元素他们的散列值绝对是相同的。找到数组下标取出链表,再遍历链表是不是比遍历整个数组效率好的多呢?
我们来看一下HashMap的具体实现。
HashMap构造函数
/** * 构造一个指定初始容量和加载因子的HashMap */ public HashMap( int initialCapacity, float loadFactor) { // 初始容量和加载因子合法校验 if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException( "Illegal initial capacity: " + initialCapacity); if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException( "Illegal load factor: " + loadFactor); // Find a power of 2 >= initialCapacity // 确保容量为2的n次幂,是capacity为大于initialCapacity的最小的2的n次幂 int capacity = 1; while (capacity < initialCapacity) capacity <<= 1; // 赋值加载因子 this.loadFactor = loadFactor; // 赋值扩容临界值 threshold = (int)(capacity * loadFactor); // 初始化hash表 table = new Entry[capacity]; init(); } /** * 构造一个指定初始容量的HashMap */ public HashMap( int initialCapacity) { this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } /** * 构造一个使用默认初始容量(16)和默认加载因子(0.75)的HashMap */ public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; init(); } /** * 构造一个指定map的HashMap,所创建HashMap使用默认加载因子(0.75)和足以容纳指定map的初始容量。 */ public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) { // 确保最小初始容量为16,并保证可以容纳指定map this(Math.max(( int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1, DEFAULT_INITIAL_CAPACITY ), DEFAULT_LOAD_FACTOR); putAllForCreate(m);}
HashMap提供了四个构造函数:
- HashMap():构造一个具有默认初始容量 (16) 和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
- HashMap(int initialCapacity):构造一个带指定初始容量和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
- HashMap(int initialCapacity, float loadFactor):构造一个带指定初始容量和加载因子的空 HashMap。
- public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m):包含“子Map”的构造函数
在这里提到了两个参数:初始容量,加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数,其中容量表示哈希表中桶的数量,初始容量是创建哈希表时的容量,加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度,它衡量的是一个散列表的空间的使用程度,负载因子越大表示散列表的装填程度越高,反之愈小。对于使用链表法的散列表来说,查找一个元素的平均时间是O(1+a),因此如果负载因子越大,对空间的利用更充分,然而后果是查找效率的降低;如果负载因子太小,那么散列表的数据将过于稀疏,对空间造成严重浪费。系统默认负载因子为0.75,一般情况下我们是无需修改的。
API方法摘要
HashMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)
put方法
HashMap会对null值key进行特殊处理,总是放到table[0]位置
put过程是先计算hash然后通过hash与table.length取摸计算index值,然后将key放到table[index]位置,当table[index]已存在其它元素时,会在table[index]位置形成一个链表,将新添加的元素放在table[index],原来的元素通过Entry的next进行链接,这样以链表形式解决hash冲突问题,当元素数量达到临界值(capactiyfactor)时,则进行扩容,是table数组长度变为table.length2
public V put(K key, V value) { if (key == null) return putForNullKey(value); //处理null值 int hash = hash(key.hashCode());//计算hash int i = indexFor(hash, table.length);//计算在数组中的存储位置 //遍历table[i]位置的链表,查找相同的key,若找到则使用新的value替换掉原来的oldValue并返回oldValue for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } //若没有在table[i]位置找到相同的key,则添加key到table[i]位置,新的元素总是在table[i]位置的第一个元素,原来的元素后移 modCount++; addEntry(hash, key, value, i); return null; } private V putForNullKey(V value) { // 取出数组第1个位置(下标等于0)的节点,如果存在则覆盖不存在则新增,和上面的put一样不多讲, 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++; // 如果key等于null,则hash值等于0 addEntry(0, null, value, 0); return null; } void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //添加key到table[bucketIndex]位置,新的元素总是在table[bucketIndex]的第一个元素,原来的元素后移 Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); //判断元素个数是否达到了临界值,若已达到临界值则扩容,table长度翻倍 if (size++ >= threshold) resize(2 * table.length); }
get方法
同样当key为null时会进行特殊处理,在table[0]的链表上查找key为null的元素
get的过程是先计算hash然后通过hash与table.length取摸计算index值,然后遍历table[index]上的链表,直到找到key,然后返回
public V get(Object key) { if (key == null) return getForNullKey();//处理null值 int hash = hash(key.hashCode());//计算hash //在table[index]遍历查找key,若找到则返回value,找不到返回null 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;}
remove方法
remove方法和put get类似,计算hash,计算index,然后遍历查找,将找到的元素从table[index]链表移除
/** * 根据key删除元素 */ public V remove(Object key) { Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key); return (e == null ? null : e. value); } /** * 根据key删除链表节点 */ final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { // 计算key的hash值 int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); // 根据hash值计算key在数组的索引位置 int i = indexFor(hash, table.length ); // 找到该索引出的第一个节点 Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> e = prev; // 遍历链表(从链表第一个节点开始next),找出相同的key, while (e != null) { Entry<K,V> next = e. next; Object k; // 如果hash值和key都相等,则认为相等 if (e.hash == hash && ((k = e. key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { // 修改版本+1 modCount++; // 计数器减1 size--; // 如果第一个就是要删除的节点(第一个节点没有上一个节点,所以要分开判断) if (prev == e) // 则将下一个节点放到table[i]位置(要删除的节点被覆盖) table[i] = next; else // 否则将上一个节点的next指向当要删除节点下一个(要删除节点被忽略,没有指向了) prev. next = next; e.recordRemoval( this); // 返回删除的节点内容 return e; } // 保存当前节点为下次循环的上一个节点 prev = e; // 下次循环 e = next; } return e;}
clear()方法
clear方法非常简单,就是遍历table然后把每个位置置为null,同时修改元素个数为0
需要注意的是clear方法只会清楚里面的元素,并不会重置capactiy
public void clear() { modCount++; Entry[] tab = table; for (int i = 0; i < tab.length; i++) tab[i] = null; size = 0;}
resize方法
resize方法在hashmap中并没有公开,这个方法实现了非常重要的hashmap扩容,具体过程为:先创建一个容量为table.length2的新table,修改临界值,然后把table里面元素计算hash值并使用hash与table.length2重新计算index放入到新的table里面
这里需要注意下是用每个元素的hash全部重新计算index,而不是简单的把原table对应index位置元素简单的移动到新table对应位置
void resize( int newCapacity) { // 当前数组 Entry[] oldTable = table; // 当前数组容量 int oldCapacity = oldTable.length ; // 如果当前数组已经是默认最大容量MAXIMUM_CAPACITY ,则将临界值改为Integer.MAX_VALUE 返回 if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } // 使用新的容量创建一个新的链表数组 Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; // 将当前数组中的元素都移动到新数组中 transfer(newTable); // 将当前数组指向新创建的数组 table = newTable; // 重新计算临界值 threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); } /** * Transfers all entries from current table to newTable. */ void transfer(Entry[] newTable) { // 当前数组 Entry[] src = table; // 新数组长度 int newCapacity = newTable.length ; // 遍历当前数组的元素,重新计算每个元素所在数组位置 for (int j = 0; j < src. length; j++) { // 取出数组中的链表第一个节点 Entry<K,V> e = src[j]; if (e != null) { // 将旧链表位置置空 src[j] = null; // 循环链表,挨个将每个节点插入到新的数组位置中 do { // 取出链表中的当前节点的下一个节点 Entry<K,V> next = e. next; // 重新计算该链表在数组中的索引位置 int i = indexFor(e. hash, newCapacity); // 将下一个节点指向newTable[i] e. next = newTable[i]; // 将当前节点放置在newTable[i]位置 newTable[i] = e; // 下一次循环 e = next; } while (e != null); } }}
transfer方法中,由于数组的容量已经变大,也就导致hash算法indexFor已经发生变化,原先在一个链表中的元素,在新的hash下可能会产生不同的散列值,so所有元素都要重新计算后安顿一番。注意在do while循环的过程中,每次循环都是将下个节点指向newTable[i] ,是因为如果有相同的散列值i,上个节点已经放置在newTable[i]位置,这里还是下一个节点的next指向上一个节点(不知道这里是否能理解,画个图理解下吧)。
Map中的元素越多,hash冲突的几率也就越大,数组长度是固定的,所以导致链表越来越长,那么查询的效率当然也就越低下了。还记不记得同时数组容器的ArrayList怎么做的,扩容!而HashMap的扩容resize,需要将所有的元素重新计算后,一个个重新排列到新的数组中去,这是非常低效的,和ArrayList一样,在可以预知容量大小的情况下,提前预设容量会减少HashMap的扩容,提高性能。
再来看看加载因子的作用,如果加载因子越大,数组填充的越满,这样可以有效的利用空间,但是有一个弊端就是可能会导致冲突的加大,链表过长,反过来却又会造成内存空间的浪费。所以只能需要在空间和时间中找一个平衡点,那就是设置有效的加载因子。我们知道,很多时候为了提高查询效率的做法都是牺牲空间换取时间,到底该怎么取舍,那就要具体分析了。
containsKey方法
containsKey方法是先计算hash然后使用hash和table.length取摸得到index值,遍历table[index]元素查找是否包含key相同的值
public boolean containsKey(Object key) { return getEntry(key) != null;}final Entry<K,V> getEntry(Object key) { // 获取哈希值 // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置,“key不为null”的则调用hash()计算哈希值 int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素 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 != null && key.equals(k)))) return e; } return null;}
getEntry() 的作用就是返回“键为key”的键值对,它的实现源码中已经进行了说明。
这里需要强调的是:HashMap将“key为null”的元素都放在table的位置0处,即table[0]中;“key不为null”的放在table的其余位置!
containsValue方法
containsValue方法就比较粗暴了,就是直接遍历所有元素直到找到value,由此可见HashMap的containsValue方法本质上和普通数组和list的contains方法没什么区别,你别指望它会像containsKey那么高效
public boolean containsValue(Object value) { // 若“value为null”,则调用containsNullValue()查找 if (value == null) return containsNullValue(); // 若“value不为null”,则查找HashMap中是否有值为value的节点。 Entry[] tab = table; for (int i = 0; i < tab.length ; i++) for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) if (value.equals(e.value)) return true; return false;}
containsNullValue() 的作用判断HashMap中是否包含“值为null”的元素。
private boolean containsNullValue() { Entry[] tab = table; for (int i = 0; i < tab.length ; i++) for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) if (e.value == null) return true; return false;}
entrySet()、values()、keySet()方法
它们3个的原理类似,这里以entrySet()为例来说明。
entrySet()的作用是返回“HashMap中所有Entry的集合”,它是一个集合。实现代码如下:
// 返回“HashMap的Entry集合”public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() { return entrySet0();}// 返回“HashMap的Entry集合”,它实际是返回一个EntrySet对象private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() { Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet; return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());}// EntrySet对应的集合// EntrySet继承于AbstractSet,说明该集合中没有重复的EntrySet。private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> { public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() { return newEntryIterator(); } public boolean contains(Object o) { if (!(o instanceof Map.Entry)) return false; Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o; Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey()); return candidate != null && candidate.equals(e); } public boolean remove(Object o) { return removeMapping(o) != null; } public int size() { return size; } public void clear() { HashMap.this.clear(); }}
HashMap是通过拉链法实现的散列表。表现在HashMap包括许多的Entry,而每一个Entry本质上又是一个单向链表。那么HashMap遍历key-value键值对的时候,是如何逐个去遍历的呢?
下面我们就看看HashMap是如何通过entrySet()遍历的。
entrySet()实际上是通过newEntryIterator()实现的。 下面我们看看它的代码:
// 返回一个“entry迭代器”Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() { return new EntryIterator();}// Entry的迭代器private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> { public Map.Entry<K,V> next() { return nextEntry(); }}// HashIterator是HashMap迭代器的抽象出来的父类,实现了公共了函数。// 它包含“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3个子类。private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> { // 下一个元素 Entry<K,V> next; // expectedModCount用于实现fast-fail机制。 int expectedModCount; // 当前索引 int index; // 当前元素 Entry<K,V> current; HashIterator() { expectedModCount = modCount; if (size > 0) { // advance to first entry Entry[] t = table; // 将next指向table中第一个不为null的元素。 // 这里利用了index的初始值为0,从0开始依次向后遍历,直到找到不为null的元素就退出循环。 while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } } public final boolean hasNext() { return next != null; } // 获取下一个元素 final Entry<K,V> nextEntry() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); Entry<K,V> e = next; if (e == null) throw new NoSuchElementException(); // 注意!!! // 一个Entry就是一个单向链表 // 若该Entry的下一个节点不为空,就将next指向下一个节点; // 否则,将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。 if ((next = e.next) == null) { Entry[] t = table; while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } current = e; return e; } // 删除当前元素 public void remove() { if (current == null) throw new IllegalStateException(); if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); Object k = current.key; current = null; HashMap.this.removeEntryForKey(k); expectedModCount = modCount; }}
当我们通过entrySet()获取到的Iterator的next()方法去遍历HashMap时,实际上调用的是 nextEntry() 。而nextEntry()的实现方式,先遍历Entry(根据Entry在table中的序号,从小到大的遍历);然后对每个Entry(即每个单向链表),逐个遍历。
hash和indexFor
indexFor中的h & (length-1)就相当于h%length,用于计算index也就是在table数组中的下标
hash方法是对hashcode进行二次散列,以获得更好的散列值
为了更好理解这里我们可以把这两个方法简化为 int index= key.hashCode()/table.length,以put中的方法为例可以这样替换
int hash = hash(key.hashCode());//计算hashint i = indexFor(hash, table.length);//计算在数组中的存储位置//上面这两行可以这样简化int i = key.key.hashCode()%table.length;
static int hash(int h) { // This function ensures that hashCodes that differ only by // constant multiples at each bit position have a bounded // number of collisions (approximately 8 at default load factor). h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);}static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1);}
HashMap示例
下面通过一个实例学习如何使用HashMap
public class MapDemo02 { public static void main(String[] args) { Map m=new HashMap(); System.out.println("添加put方法:(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d')"); m.put("1","a"); m.put("2","b"); m.put("3","c"); m.put("4","d"); System.out.println("打印添加后的map"+m); System.out.println("删除第四个4元素"); m.remove("4"); System.out.println("打印map"+m); // containsKey(Object key) :是否包含键key System.out.println("contains key 1 : "+m.containsKey("1")); // containsValue(Object value) :是否包含值value System.out.println("contains value a : "+m.containsValue("a")); // 通过Iterator遍历key-value Iterator iterator = m.entrySet().iterator(); while(iterator.hasNext()){ Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator.next(); System.out.println("next : "+ entry.getKey() +" - "+entry.getValue()); } // clear() : 清空HashMap m.clear(); // isEmpty() : HashMap是否为空 System.out.println((m.isEmpty()?"map is empty":"map is not empty") ); }}
输出:
添加put方法:(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d')打印添加后的map{3=c, 2=b, 1=a, 4=d}删除第四个4元素打印map{3=c, 2=b, 1=a}contains key 1 : truecontains value a : truenext : 3 - cnext : 2 - bnext : 1 - amap is empty
总结
HashMap和Hashtable的区别
- 两者最主要的区别在于Hashtable是线程安全,而HashMap则非线程安全
Hashtable的实现方法里面都添加了synchronized关键字来确保线程同步,因此相对而言HashMap性能会高一些,我们平时使用时若无特殊需求建议使用HashMap,在多线程环境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法来获取一个线程安全的集合(Collections.synchronizedMap()实现原理是Collections定义了一个SynchronizedMap的内部类,这个类实现了Map接口,在调用方法时使用synchronized来保证线程同步,当然了实际上操作的还是我们传入的HashMap实例,简单的说就是Collections.synchronizedMap()方法帮我们在操作HashMap时自动添加了synchronized来实现线程同步,类似的其它Collections.synchronizedXX方法也是类似原理) - HashMap可以使用null作为key,而Hashtable则不允许null作为key
虽说HashMap支持null值作为key,不过建议还是尽量避免这样使用,因为一旦不小心使用了,若因此引发一些问题,排查起来很是费事
HashMap以null作为key时,总是存储在table数组的第一个节点上 - HashMap是对Map接口的实现,HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类
- HashMap的初始容量为16,Hashtable初始容量为11,两者的填充因子默认都是0.75
HashMap扩容时是当前容量翻倍即:capacity2,Hashtable扩容时是容量翻倍+1即:capacity2+1 - HashMap和Hashtable的底层实现都是数组+链表结构实现
两者计算hash的方法不同
Hashtable计算hash是直接使用key的hashcode对table数组的长度直接进行取模int hash = key.hashCode();int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
HashMap计算hash对key的hashcode进行了二次hash,以获得更好的散列值,然后对table数组长度取摸
static int hash(int h) { // This function ensures that hashCodes that differ only by // constant multiples at each bit position have a bounded // number of collisions (approximately 8 at default load factor). h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); }static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }
参考
该文为本人学习的笔记,方便以后自己跳槽前复习。参考网上各大帖子,取其精华整合自己的理解而成。集合框架源码面试经常会问,所以解读源码十分必要,希望对你有用。
java提高篇(二三)-----HashMap
Java 集合系列10之 HashMap详细介绍(源码解析)和使用示例
深入Java集合学习系列:HashMap的实现原理
给jdk写注释系列之jdk1.6容器(4)-HashMap源码解析
深入Java集合学习系列:HashMap的实现原理
原文链接:http://www.jianshu.com/p/31a358d14caf
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