1. HashMap
- Map接口的常用实现类:HashMap、Hashtable 和 Properties
- HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
- HashMap是以 key-value 的方式来存储数据(
HashMap$Node
类型) - key不能重复,但是值可以重复,允许使用null键和null值。
- 如果添加相同的key,则会覆盖原来的key-value ,等同于修改 (key不会替换,value会替换)
- 与HashSet-样,不保证映射的顺序,因为底层是以hash表的方式来存储的(jdk8的hashMap底层数组+链表+红黑树)
- HashMap没有实现同步,因此是线程不安全的,方法没有做同步互斥的操作,没有
synchronized
2. HashMap 底层机制及源码分析
- (k,v) 是一个Node实现了
Map.Entry<K,V>
,查看HashMap的源码可以看到. - jdk7.0的hashmap底层实现【数组+链表】,jdk8.0底层【数组+链表+红黑树】
- 扩容机制【和HashSet相同】
- HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为
null
- 当创建对象时,将加载因子(loadfactor)初始化为
0.75
- 当添加
key-value
时,通过key
的哈希值得到在table
的索引。然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素,继续判断该元素的key和准备加入的key是否相等,如果相等,则直接替换value,如果不相等需要判断是树结构还是链表结构,做出相应处理。如果添加时发现容量不够,则需要扩容。 - 第1次添加,则需要扩容
table
容量为16
,临界值(threshold
)为12 (16*0.75)
- 以后再扩容,则需要扩容
table
容量为原来的2
倍(32
),临界值为原来的2
倍,即24,
依次类推 - 在Java8中,如果一条链表的元素个数超过
TREEIFY_THRESHOLD
(默认是8
),并且table
的大小>= MINTREEIFY_CAPACITY
(默认64
),就会进行树化(红黑树)。
- 案例:
HashMap map = new HashMap();
map.put("java", 10);
map.put("Python", 10);
map.put("java", 20);//替换value
- 源码分析:
解读HashMap的源码:
1. 执行构造器 new HashMap()
初始化加载因子 loadfactor = 0.75
HashMap$Node[] table = null
2. 执行put 调用 hash方法,计算 key的 hash值 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
public V put(K key, V value) {//K = "java" value = 10
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
3. 执行 putVal
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//辅助变量
//如果底层的table 数组为null, 或者 length =0 , 就扩容到16
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//取出hash值对应的table的索引位置的Node, 如果为null, 就直接把加入的k-v
//, 创建成一个 Node ,加入该位置即可
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;//辅助变量
// 如果table的索引位置的key的hash相同和新的key的hash值相同,
// 并 满足(table现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象 || equals返回真)
// 就认为不能加入新的k-v
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的table的已有的Node 是红黑树,就按照红黑树的方式处理
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//如果找到的结点,后面是链表,就循环比较
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环
if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表,没有和他相同,就加到该链表的最后
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//加入后,判断当前链表的个数,是否已经到8个,到8个,后
//就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中,发现有相同,就break,就只是替换value
((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; //替换,key对应value
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;//每增加一个Node ,就size++
if (++size > threshold[12-24-48])//如size > 临界值,就扩容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
5. 关于树化(转成红黑树)
//如果table 为null ,或者大小还没有到 64,暂时不树化,而是进行扩容.
//否则才会真正的树化 -> 剪枝
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
}