系统环境: JDK1.7

HashMap的基本结构:数组 + 链表。主数组不存储实际的数据,存储的是链表首地址。

成员变量

//默认数组的初始化大小为16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//最大数组大小
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认负载因子,默认0.75
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//空的数组
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
//存储元素的实体数组
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
//HashMap中元素的个数
transient int size;
//临界值,threshold = 负载因子 * 当前数组容量,实际个数超过临界值时,会进行扩容
int threshold;
//负载因子
final float loadFactor;
transient int modCount;
static final int ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD_DEFAULT = Integer.MAX_VALUE;

Entry是HashMap中的一个静态内部类

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next; //存储指向下一个Entry的引用,单链表结构
int hash; //对key的hashcode值进行hash运算后得到的值,存储在Entry,避免重复计算 /**
* Creates new entry.
*/
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
value = v;
next = n;
key = k;
hash = h;
}
.......
}

构造方法

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); this.loadFactor = loadFactor;
threshold = initialCapacity;
init(); //init方法在HashMap中没有实际实现,不过在其子类如 linkedHashMap中就会有对应实现
} public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
} public HashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
} public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
inflateTable(threshold); putAllForCreate(m);
} 前三个常规构造器中,没有为数组table分配实际的内存空间,只进行了赋值操作。对于空的HashMap只有在执行put操作的时候才真正构建table数组。
而第4个构造器,则会为数组table分配实际的内存空间。关注最后一个构造方法,跟进inflateTable() private void inflateTable(int toSize) {
// Find a power of 2 >= toSize
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize); //capacity一定是2的次幂 threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
//为主干数组table在内存中分配存储空间
table = new Entry[capacity];
initHashSeedAsNeeded(capacity);
} //通过roundUpToPowerOf2(toSize)可以确保capacity为大于或等于toSize的最接近toSize的二次幂
//比如toSize=13,则capacity=16;to_size=16,capacity=16;to_size=17,capacity=32.,
private static int roundUpToPowerOf2(int number) {
// assert number >= 0 : "number must be non-negative";
return number >= MAXIMUM_CAPACITY
? MAXIMUM_CAPACITY
: (number > 1) ? Integer.highestOneBit((number - 1) << 1) : 1;
} 疑问:capacity为什么是2的N次方? 一会儿在解释。

put方法分析

public V put(K key, V value) {
// 若为第一次put,则先初始化数组
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
// key为null,放在table[0]即数组第一个的位置
if (key == null)
return putForNullKey(value);
// 根据key计算hash值,具体计算hash的算法我不太懂
int hash = hash(key);
// 根据hash值和表的长度,确定这个元素存放在数组的第几个位置,即求得元素在数组中的位置的索引值
int i = indexFor(hash, table.length);
// 遍历该位置的链表,如果有重复的key,则将value覆盖
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;
}
}
// 修改次数+1
modCount++;
// 将新加入的数据挂载到table[i]的位置
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
} private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) { //如果有key为null的对象存在,则覆盖掉
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0); //如果键为null的话,则hash值为0
return null;
} //根据hashCode和数组的长度,返回元素存储的索引位置
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
} 这块就能印证之前数组长度为什么要为2的N次方了. 首先,若数组长度为2的N次方,则length必然为偶数,则length-1必然为奇数,在2进制的表示中奇数的最后一位为1,所以与奇数做“&”操作,最后的结果可能为奇数,也可能为偶数。
其次,若length为奇数,则length-1为偶数,偶数在2进制中最后一位为0,那么与偶数做“&”操作,最后的结果只可能是偶数,不可能为奇数,所以在奇数位置的空间不会存储到元素,这样会有二分之一的空间被浪费掉。
综上所述,数组长度取2的N次方,目的是为了能让元素均匀的分布在数组中,减小发生冲突的机会。
//与已存在的链表的key不重复的话,则新增节点
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
// 判断数组是否需要扩容
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
} createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
} //新增加的Entry 会添加到链表的顶端 即table[bucketIndex]上
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
size++;
} //再来看看需要扩容的情况,当现有的元素个数大于等于临界值的时候需要进行扩容,跟进resize方法
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
} Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
} //细细体会每个Entry的迁移过程
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {
while(null != e) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
}

其他方法相对简单 就不整理了。

整理自《http://blog.csdn.net/zw0283/article/details/51177547》

 

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