HashMap实现原理分析
时间:2022-04-24
本文章向大家介绍HashMap实现原理分析,主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。
HashMap实现原理分析
HashMap
主要是用数组来存储数据的,我们都知道它会对key
进行哈希运算,哈系运算会有重复的哈希值,对于哈希值的冲突,HashMap
采用链表来解决的。
在HashMap
里有这样的一句属性声明:
transient Entry[] table;
可以看到Map
是通过数组的方式来储存Entry
那Entry
是神马呢?就是HashMap
存储数据所用的类,它拥有的属性如下:
static class Entry implements Map.Entry {
final K key;
V value;
Entry next;
final int hash;
...//More code goes here
}
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。数组存储的是链表,链表是为了解决哈希冲突的,这一点要注意。
好了,总结一下:
-
HashMap
中有一个叫table
的Entry
数组。 - 这个数组存储了
Entry
类的对象。HashMap
类有一个叫做Entry
的内部类。这个Entry
类包含了key-value
作为实例变量。 - 每当往
Hashmap
里面存放key-value
对的时候,都会为它们实例化一个Entry
对象,这个Entry
对象就会存储在前面提到的Entry
数组table
中。 现在你一定很想知道,上面创建的Entry
对象将会存放在具体哪个位置(在table
中的精确位置)。答案就是,根据key
的hashcode()
方法计算出来的hash
值来决定。hash
值用来计算key
在Entry
数组的索引。 - 我们往
hashmap
放了4个key-value
对,但是有时候看上去好像只有2个元素!!!这是因为,如果两个元素有相同的hashcode
,它们会被放在同一个索引上。 问题出现了,该怎么放呢?原来它是以链表(LinkedList)
的形式来存储的。
接下来看一下put
方法:
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map. If the
* map previously contained a mapping for the key, the old value is
* replaced.
*
* @param key
* key with which the specified value is to be associated
* @param value
* value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or <tt>null</tt>
* if there was no mapping for <tt>key</tt>. (A <tt>null</tt> return
* can also indicate that the map previously associated
* <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
// 对key做null检查。如果key是null,会被存储到table[0],因为null的hash值总是0。
if (key == null)
return putForNullKey(value);
// 计算key的hash值,hash值用来找到存储Entry对象的数组的索引。有时候hash函数可能写的很不好,所以JDK的设计者添加了另一个叫做hash()的方法,它接收刚才计算的hash值作为参数
int hash = hash(key.hashCode());
// indexFor(hash,table.length)用来计算在table数组中存储Entry对象的精确的索引
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<k , V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
// 如果这个位置已经有了(也就是hash值一样)就用链表来存了。 开始迭代链表
Object k;
// 直到Entry->next为null,就把当前的Entry对象变成链表的下一个节点。
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
// 如果我们再次放入同样的key会怎样呢?它会替换老的value。在迭代的过程中,会调用equals()方法来检查key的相等性(key.equals(k)),
// 如果这个方法返回true,它就会用当前Entry的value来替换之前的value。
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
// 如果计算出来的索引位置没有元素,就直接把Entry对象放到那个索引上。
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
再看一下get
方法:
/**
* Returns the value to which the specified key is mapped, or {@code null}
* if this map contains no mapping for the key.
*
* <p>
* More formally, if this map contains a mapping from a key {@code k} to a
* value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :
* key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise it returns
* {@code null}. (There can be at most one such mapping.)
*
* </p><p>
* A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i> indicate that
* the map contains no mapping for the key; it's also possible that the map
* explicitly maps the key to {@code null}. The {@link #containsKey
* containsKey} operation may be used to distinguish these two cases.
*
* @see #put(Object, Object)
*/
public V get(Object key) {
// 如果key是null,table[0]这个位置的元素将被返回。
if (key == null)
return getForNullKey();
// 计算hash值
int hash = hash(key.hashCode());
// indexFor(hash,table.length)用来计算要获取的Entry对象在table数组中的精确的位置,使用刚才计算的hash值。
for (Entry<k , V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
Object k;
// 在获取了table数组的索引之后,会迭代链表,调用equals()方法检查key的相等性,如果equals()方法返回true,get方法返回Entry对象的value,否则,返回null。
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
}
总结:
-
HashMap
有一个叫做Entry
的内部类,它用来存储key-value
对。 - 上面的
Entry
对象是存储在一个叫做table
的Entry
数组中。 -
table
的索引在逻辑上叫做“桶”(bucket)
,它存储了链表的第一个元素。 -
key
的hashcode()
方法用来找到Entry
对象所在的桶。 - 如果两个
key
有相同的hash
值,他们会被放在table
数组的同一个桶里面。 -
key
的equals()
方法用来确保key
的唯一性。 -
value
对象的equals()
和hashcode()
方法根本一点用也没有。
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