HashMap分析

1.重要属性：

存储数据的数组transient Entry[] table; 默认容量static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;最大容量static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;默认加载因子，加载因子是一个比例，当HashMap的数据大小>=容量*加载因子时，HashMap会将容量扩容static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;当实际数据大小超过threshold时，HashMap会将容量扩容，threshold＝容量*加载因子int threshold;//当存放量大于这个值的时候，就需要将table进行扩张，新建一个两倍大的数组，并将老的元素移过去加载因子final float loadFactor;

 

transient Entry[] table;

 

 

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {        final K key;        V value;        Entry<K,V> next;        final int hash;        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {            value = v;            next = n;            key = k;            hash = h;        }}

 

看到next了吗？next就是为了哈希冲突而存在的。比如通过哈希运算，一个新元素应该在数组的第10个位置，但是第10个位置已经有Entry，那么好吧，将新加的元素也放到第10个位置，将第10个位置的原有Entry赋值给当前新加的 Entry的next属性。
table数组中存放的是单向链表Entry，链表是为了解决哈希冲突的.

重要方法：

public V get(Object key)当key为null时，调用private V getForNullKey()，从table[0]取出Entry得到对应key==null的value。如果key不为null，则根据hash码快速跳到数组的某个位置，只对很少的元素进行比较，这就是HashMap速度很快的原因。void resize(int newCapacity)根据指定的newCapacity值调整table的大小void transfer(Entry[] newTable)将当前table中的内容转移到新的newTable中 

addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)   添加新元素，重点所在

入口：

 

public HashMap() {        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];        init();    }

 

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {        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        int capacity = 1;        while (capacity < initialCapacity)            capacity <<= 1;        this.loadFactor = loadFactor;        threshold = (int)(capacity * loadFactor);        table = new Entry[capacity];        init();    }

 

public V put(K key, V value) {        if (key == null)            return putForNullKey(value);        int hash = hash(key.hashCode());        int i = indexFor(hash, table.length);        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;            }        }        modCount++;        addEntry(hash, key, value, i);        return null;    }

 

public V get(Object key) {        if (key == null)            return getForNullKey();        int hash = hash(key.hashCode());        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;    }

 

第一次Put时，Table中元素都为null,所以不会进去for循环！

当我们往hashmap中put元素的时候，先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。如果这个元素所在的位子上已经存放有其他元素了，那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。从hashmap 中get元素时，首先计算key的hashcode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。

hashMap的resize:
        当hashmap中的元素越来越多的时候，碰撞的几率也就越来越高（因为数组的长度是固定的），所以为了提高查询的效率，就要对hashmap的数组进行扩容，数组扩容这个操作也会出现在ArrayList中，所以这是一个通用的操作，很多人对它的性能表示过怀疑，不过想想我们的“均摊”原理，就释然了，而在hashmap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。
        那么hashmap什么时候进行扩容呢？当hashmap中的元素个数超过数组大小*loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为0.75，也就是说，默认情况下，数组大小为16，那么当hashmap中元素个数超过16*0.75=12的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知hashmap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高hashmap的性能。比如说，我们有1000个元素new HashMap(1000), 但是理论上来讲new HashMap(1024)更合适，不过上面annegu已经说过，即使是1000，hashmap也自动会将其设置为1024。 但是new HashMap(1024)还不是更合适的，因为0.75*1000 < 1000, 也就是说为了让0.75 * size > 1000, 我们必须这样new HashMap(2048)才最合适，既考虑了&的问题，也避免了resize的问题。

2.　在这之前，先介绍一下负载因子和容量的属性。大家都知道其实一个 HashMap 的实际容量就 因子*容量，其默认值是 16×0.75＝12； 这个很重要，对效率很一定影响！当存入HashMap的对象超过这个容量时，HashMap 就会重新构造存取表。这就是一个大问题，我后面慢慢介绍，反正，如果你已经知道你大概要存放多少个对象，最好设为该实际容量的能接受的数字。

　　两个关键的方法，put和get：

　　先有这样一个概念，HashMap是声明了 Map，Cloneable, Serializable 接口，和继承了 AbstractMap 类，里面的 Iterator 其实主要都是其内部类HashIterator 和其他几个 iterator 类实现，当然还有一个很重要的继承了Map.Entry 的 Entry 内部类，由于大家都有源代码，大家有兴趣可以看看这部分，我主要想说明的是 Entry 内部类。它包含了hash，value，key 和next 这四个属性，很重要。put的源码如下

　　public Object put(Object key, Object value) {
　　Object k = maskNull(key);

　　这个就是判断键值是否为空，并不很深奥，其实如果为空，它会返回一个static Object 作为键值，这就是为什么HashMap允许空键值的原因。

　　int hash = hash(k);
　　int i = indexFor(hash, table.length);

　　这连续的两步就是 HashMap 最牛的地方！研究完我都汗颜了，其中 hash 就是通过 key 这个Object的 hashcode 进行 hash，然后通过 indexFor 获得在Object table的索引值。

　　table？？？不要惊讶，其实HashMap也神不到哪里去，它就是用 table 来放的。最牛的就是用 hash 能正确的返回索引。其中的hash算法，我跟JDK的作者 Doug 联系过，他建议我看看《The art of programing vol3》可恨的是，我之前就一直在找，我都找不到，他这样一提，我就更加急了，可惜口袋空空啊！！！

　　不知道大家有没有留意 put 其实是一个有返回的方法，它会把相同键值的 put 覆盖掉并返回旧的值！如下方法彻底说明了 HashMap 的结构，其实就是一个表加上在相应位置的Entry的链表：

　　for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
　　if (e.hash == hash && eq(k, e.key)) {
　　Object oldvalue = e.value;
　　e.value = value; //把新的值赋予给对应键值。
　　e.recordAccess(this); //空方法，留待实现
　　return oldvalue; //返回相同键值的对应的旧的值。
　　}
　　}
　　modCount++; //结构性更改的次数
　　addEntry(hash, k, value, i); //添加新元素，关键所在！
　　return null; //没有相同的键值返回
　　}

　　我们把关键的方法拿出来分析：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {Entry<K,V> e = table[bucketIndex];        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);        if (size++ >= threshold)            resize(2 * table.length);    }

 
　　因为 hash 的算法有可能令不同的键值有相同的hash码并有相同的table索引，如：key＝“33”和key＝Object g的hash都是－8901334，那它经过indexfor之后的索引一定都为i，这样在new的时候这个Entry的next就会指向这个原本的 table[i]，再有下一个也如此，形成一个链表，和put的循环对定e.next获得旧的值。到这里，HashMap的结构，大家也十分明白了吧？

　　if (size++ >= threshold) //这个threshold就是能实际容纳的量
　　resize(2 * table.length); //超出这个容量就会将Object table重构

　　所谓的重构也不神，就是建一个两倍大的table（我在别的论坛上看到有人说是两倍加1，把我骗了），然后再一个个indexfor进去！注意！！这就是效率！！如果你能让你的HashMap不需要重构那么多次，效率会大大提高！

　　说到这里也差不多了，get比put简单得多，大家，了解put，get也差不了多少了。对于collections我是认为，它是适合广泛的，当不完全适合特有的，如果大家的程序需要特殊的用途，自己写吧，其实很简单。（作者是这样跟我说的，他还建议我用LinkedHashMap,我看了源码以后发现，LinkHashMap其实就是继承HashMap的，然后override相应的方法，有兴趣的同人，自己looklook）建个 Object table，写相应的算法，就ok啦。

　　举个例子吧，像 Vector，list 啊什么的其实都很简单，最多就多了的同步的声明，其实如果要实现像Vector那种，插入，删除不多的，可以用一个Object table来实现，按索引存取，添加等。

　　如果插入，删除比较多的，可以建两个Object table，然后每个元素用含有next结构的，一个table存，如果要插入到i，但是i已经有元素，用next连起来，然后size＋＋，并在另一个table记录其位置。
来源：http://blog.csdn.net/autoinspired/article/details/2074916
参考：http://www.iteye.com/topic/754887

http://blog.csdn.net/HEYUTAO007/article/details/6206153

 

 

需要注意的问题：

接口内部可以定义接口，如Map接口内部就定义了Entry接口

 

HashMap 内部类Entry 实现了 Map接口里的Entry接口

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {        final K key;        V value;        Entry<K,V> next;final int hash;}

 

Entry类里的setValue设置新值成功后，返回老值

public final V setValue(V newValue) {V oldValue = value;            value = newValue;            return oldValue;    }

 

Map:

 

数组 Entry[] table;

        Map里使用的是一个Entry数组，而Entry又是一个单向链表

         

按索引找到位置后，遍历链表

int hash = hash(key.hashCode());        int i = indexFor(hash, table.length);        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) 

 

Map 里覆盖值时会返回老值

public V put(K key, V value) {        if (key == null)            return putForNullKey(value);        int hash = hash(key.hashCode());        int i = indexFor(hash, table.length);        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);//返回                return oldValue;            }        }        modCount++;        addEntry(hash, key, value, i);        return null;    }

 

 

扩容的阀值容量 = 容量 * 加载因子：

threshold = (int)(capacity * loadFactor);

添加后容量超过阀值时，就会扩容，然后重新计算各元素位置。默认2倍扩容

 

所以为减少碰撞，当已知道元素大概个数时，可以设置默认容量，如：

public HashMap(int initialCapacity) {        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);    }

 

如1000个元素，

1000 < 0.75 * capacity;

=> 3 * capacity > 4000

=> capacity >  1333

因为容量默认为2的幂，所以应该设置为2048