【JDK源码分析】浅谈HashMap的原理
这篇文章给出了这样的一道面试题:
在 HashMap 中存放的一系列键值对,其中键为某个我们自定义的类型。放入 HashMap 后,我们在外部把某一个 key 的属性进行更改,然后我们再用这个 key 从 HashMap 里取出元素,这时候 HashMap 会返回什么?
文中已给出示例代码与答案,
key 更新后 hashCode 确实更新了,而且 HashMap 里面的对象就是我们原来的对象,最后的结果是null。
但是,关于HashMap的原理没有做出解释。
1. 特性
我们可以用任何类作为HashMap的key,但是对于这些类应该有什么限制条件呢?且看下面的代码:
public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
}
Map<Person, String> testMap = new HashMap<>();
testMap.put(new Person("hello"), "world");
testMap.get(new Person("hello")); // ---> null
本是想取出具有相等字段值Person类的value,结果却是null。对HashMap稍有了解的人看出来——Person类并没有override hashcode方法,导致其继承的是Object的hashcode(返回是其内存地址),两次new出来的Person对象并不equals——这也是为什么在工程项目中常用不变类(如String、Integer等)做为HashMap的key的原因。那么,HashMap是如何利用hashcode给key做索引的呢?
2. 原理
首先,我们来看《Thinking in Java》中一个简单HashMap的实现方案:
//: containers/SimpleHashMap.java
// A demonstration hashed Map.
import java.util.*;
import net.mindview.util.*;
public class SimpleHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> {
// Choose a prime number for the hash table size, to achieve a uniform distribution:
static final int SIZE = 997;
// You can't have a physical array of generics, but you can upcast to one:
@SuppressWarnings("unchecked")
LinkedList<MapEntry<K,V>>[] buckets =
new LinkedList[SIZE];
public V put(K key, V value) {
V oldValue = null;
int index = Math.abs(key.hashCode()) % SIZE;
if(buckets[index] == null)
buckets[index] = new LinkedList<MapEntry<K,V>>();
LinkedList<MapEntry<K,V>> bucket = buckets[index];
MapEntry<K,V> pair = new MapEntry<K,V>(key, value);
boolean found = false;
ListIterator<MapEntry<K,V>> it = bucket.listIterator();
while(it.hasNext()) {
MapEntry<K,V> iPair = it.next();
if(iPair.getKey().equals(key)) {
oldValue = iPair.getValue();
it.set(pair); // Replace old with new
found = true;
break;
}
}
if(!found)
buckets[index].add(pair);
return oldValue;
}
public V get(Object key) {
int index = Math.abs(key.hashCode()) % SIZE;
if(buckets[index] == null) return null;
for(MapEntry<K,V> iPair : buckets[index])
if(iPair.getKey().equals(key))
return iPair.getValue();
return null;
}
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
Set<Map.Entry<K,V>> set= new HashSet<Map.Entry<K,V>>();
for(LinkedList<MapEntry<K,V>> bucket : buckets) {
if(bucket == null) continue;
for(MapEntry<K,V> mpair : bucket)
set.add(mpair);
}
return set;
}
public static void main(String[] args) {
SimpleHashMap<String,String> m =
new SimpleHashMap<String,String>();
m.putAll(Countries.capitals(25));
System.out.println(m);
System.out.println(m.get("ERITREA"));
System.out.println(m.entrySet());
}
}
SimpleHashMap构造一个hash表来存储key,hash函数是取模运算Math.abs(key.hashCode()) % SIZE,采用链表法解决hash冲突;buckets的每一个槽位对应存放具有相同(hash后)index值的Map.Entry,如下图所示:

JDK的HashMap的实现原理与之相类似,其采用链地址的hash表table存储Map.Entry:
/**
* The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
*/
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;
…
}
Map.Entry的index是对key的hashcode进行hash后所得。当要get key对应的value时,则对key计算其index,然后在table中取出Map.Entry即可得到,具体参看代码:
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
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;
}
可见,hashcode直接影响HashMap的hash函数的效率——好的hashcode会极大减少hash冲突,提高查询性能。同时,这也解释开篇提出的两个问题:如果自定义的类做HashMap的key,则hashcode的计算应涵盖构造函数的所有字段,否则有可能得到null。
3. 参考资料
[1] Christophe, How does a HashMap work in JAVA.
[2] 梧桐, 一道面试题看 HashMap 的存储方式.
【JDK源码分析】浅谈HashMap的原理的更多相关文章
- JDK 源码分析(4)—— HashMap/LinkedHashMap/Hashtable
JDK 源码分析(4)-- HashMap/LinkedHashMap/Hashtable HashMap HashMap采用的是哈希算法+链表冲突解决,table的大小永远为2次幂,因为在初始化的时 ...
- 【JDK】JDK源码分析-HashMap(1)
概述 HashMap 是 Java 开发中最常用的容器类之一,也是面试的常客.它其实就是前文「数据结构与算法笔记(二)」中「散列表」的实现,处理散列冲突用的是“链表法”,并且在 JDK 1.8 做了优 ...
- 【JDK】JDK源码分析-HashMap(2)
前文「JDK源码分析-HashMap(1)」分析了 HashMap 的内部结构和主要方法的实现原理.但是,面试中通常还会问到很多其他的问题,本文简要分析下常见的一些问题. 这里再贴一下 HashMap ...
- 【JDK】JDK源码分析-LinkedHashMap
概述 前文「JDK源码分析-HashMap(1)」分析了 HashMap 主要方法的实现原理(其他问题以后分析),本文分析下 LinkedHashMap. 先看一下 LinkedHashMap 的类继 ...
- JDK源码分析—— ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue
JDK源码分析—— ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 目的:本文通过分析JDK源码来对比ArrayBlockingQueue 和LinkedBlocki ...
- Java中集合框架,Collection接口、Set接口、List接口、Map接口,已经常用的它们的实现类,简单的JDK源码分析底层实现
(一)集合框架: Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范(接口)和实现(实现接口的类).所有抽象出来的数据结构和操作(算法)统称为集合框架. 程序员在具体应用的时候,不必考虑数据结构和 ...
- JDK源码分析(三)—— LinkedList
参考文档 JDK源码分析(4)之 LinkedList 相关
- JDK源码分析(一)—— String
dir 参考文档 JDK源码分析(1)之 String 相关
- JDK源码分析(2)LinkedList
JDK版本 LinkedList简介 LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表.它也可以被当作堆栈.队列或双端队列进行操作. LinkedList 实现 ...
- 【JDK】JDK源码分析-TreeMap(2)
前文「JDK源码分析-TreeMap(1)」分析了 TreeMap 的一些方法,本文分析其中的增删方法.这也是红黑树插入和删除节点的操作,由于相对复杂,因此单独进行分析. 插入操作 该操作其实就是红黑 ...
随机推荐
- 查看Mysql表分区语句
SELECT partition_name part, partition_expression expr, partition_description descr, table_rows FROM ...
- MySQL中VARCHAR与CHAR格式数据的区别
区别 CHAR与VARCHAR类型类似,但它们保存和检索的方式不同.CHAR有固定的长度,而VARCHAR属于可变长的字符类型.它们最大长度和是否尾部空格被保留等方面也不同.在存储和检索过程中不进行大 ...
- 算法:POJ1007 DNA sorting
这题比较简单,重点应该在如何减少循环次数. package practice; import java.io.BufferedInputStream; import java.util.Map; im ...
- jQuery基础之选择器
摘自:http://www.cnblogs.com/webmoon/p/3169360.html jQuery基础之选择器 选择器是jQuery的根基,在jQuery中,对事件处理.遍历DOM和Aja ...
- JavaScript –类型之我晕
每次写博我觉得取上恬当的题目比整篇行文都难,词量有限的情况下突然想到JavaScript拾遗应该会是一个非常文艺而夺目的博文题目,但我并没有急着使用,经验告诉我应该先去搜一下看有没有被用过.果不其然, ...
- java内功 ---- jvm虚拟机原理总结,侧重于虚拟机类加载执行系统
参考书籍:<深入理解java虚拟机>,三天时间用了八个小时看完,像读一本武侠小说,挺爽. 另外需声明:图片都是从我自己的csdn博客转载,所以虽然有csdn标识,但都是我自己画的图片. j ...
- mvc项目controller重命名了,用原网页url访问不了了,怎么办?
如题.MVC项目,手机网站. 公司的官方微信上,用户关注之后,点击相应菜单就可以使用相关的功能. 最近项目重构,有些不规范的命名方式给予了重构.上线后,微信上发现一些网页访问不了了. 联系微信的维护人 ...
- NodeJS系列~第三个小例子,NodeJs与Redis实现高并发的队列存储
返回目录 众所周知 redis量个强大的缓存组件,可以部署在win32和linux环境之上,它有五大存储结构,其中有一种为列表list,它可以实现quene和stack的功能,即队列和堆栈的功能. r ...
- 树形打印lua table表
为方便调试lua程序,往往想以树的形式打印出一个table,以观其表内数据.以下罗列了三种种关于树形打印lua table的方法;法一 local print = print local tconca ...
- 学习ASP.NET MVC(五)——我的第一个ASP.NET MVC CURD页面
在上一篇文章中我们已经创建了实体类,在这一篇文章中,我将创建一个新的控制器类——BookController,使用BookController对Books表中的数据进行CURD操作的方法,并使用视图模 ...