HashMap原理以及自己实现HashMap

1、HashMap是什么？

　　HashMap是java常用来存储键值对的数据结构，它是以key/value的形式存储的，它不是线程安全的，Key可以为null值。

2、HashMap的实现原理

　　HashMap的底层实现主要是基于数组和链表实现的，HashMap中以通过key值的HashCode值来计算Hash值的，通过Hash值来决定存储在数组的位置，也就是说将新元素插入到数组的这个位置来。当插入新元素时，如果新元素的Hash值与数组中这个位置上元素的Hash值相等，就会出现Hash冲突，那么就会将新元素的next指向数组中的这个位置的元素，新元素就插入到这个位置来。

　　结构图：

3、自己编写HashMap类

 Map接口
 1 public interface Map{　　　　　　　　　　　　　　
      int size;　　　　　　　　　　　　　　　　　　
      boolean isEmpty();　　　　　　　　　　　　
      Object get(Object key);
      Object put(Object key,Object value);
      interface Node{
          Object getKey();
          Object getValue();
      }
 }    

实现HashMap类

public class HashMap implements Map{
    publci final int DEFAULT_CPACITY=16;　　　　　　//数组默认容量
    private int size=0;
    Node[] node =new Node[DEFAULT_CPACITY];
    public int size(){
        return size;
    }

    public boolean isEmpty(){
        return size==0;
    }

    public Object get(Object key){
        int keyHashCode=hash(key);
        int keyIndex=indexOf(keyHashCode,node.length);
        for(Nodes eNode=node[keyIndex];eNode!=null;eNode=eNode.next){
            if(eNode.hashValue==keyHashCode&&eNode.key==key)
                return eNode.value;
        }
        return null;
    }

    public Object put(Object key,Object value){
        int keyHashCode=hash(key);　　　　　　　　　　　　　　　　//获得key的Hash值
        int keyIndex=indexOf(keyHashCode,node.length);　　　　//通过Hash值获得key在数组中的位置
        for(Nodes eNode=node[keyIndex];eNode!=null;eNode=eNode.next){　　　　　　　　//遍历key位置下的所有node结点，如果找到了新value替换旧value,并返回旧value
            if(eNode.hash==keyHashCode&&(eNode.key==key||eNode.key.equals(key))){
                Object oldObj=eNode.value;
                eNode.value=eNode.value;
                return oldObj;
            }
        }
        addEntry(key,value,keyHashCode,keyIndex);　　　　　　　//如果没有找到与key对应的结点，就在链表头新增此结点
        return null;
    }

　　 /*在链表头新增结点*/
　　 /*如果超过了原始数组大小，则扩大数组*/
    public void addEntry(Object key,Object value,int keyHashCode,int keyIndex){
        if(++size==node.length){
            resize(2*node.length)
        }
        Node nodeNext=node[keyIndex];
        node[keyIndex]=new Node(keyHashCode,key,value,nodeNext);
    }
    void resize(int newCapacity) {
        Node[] oldNode = node;
        int oldCapacity = oldNode.length;

        Node[] newNode = new Node[newCapacity];
        transfer(newNode, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        node= newNode;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }
    void transfer(Node[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
　　　　　//for循环中的代码，逐个遍历链表，重新计算索引位置，将老数组数据复制到新数组中去（数组不存储实际数据，所以仅仅是拷贝引用而已）
        for (Node e : node) {
            while(null != e) {
                Node next = e.next;
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
　　　　　　　　　 //将当前entry的next链指向新的索引位置,newTable[i]有可能为空，有可能也是个entry链，如果是entry链，直接在链表头部插入。
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

    public int indexOf(int keyHashCode,int length){
        return keyHashCode%length;
    }

    public int hash(Object key){
        return key.hashCode();
    }

    static class Nodes impletents Map.Node{
        Object key;
        Object value;
        int hash;
        Nodes next;
        public Nodes(int hash,Object key,Objectvalue,Nodes next){
            this.hash=hash;
            this.key=key;
            this.value=value;
            this.next=next;
        }
        public Object getKey(){
            return this.key;
        }
        public Object getValue(){
            return this.value;
        }
    }            

总结：

　　实现原理就是数组和链表的结合，数组中存放的是这一组HashCode值最新的一个结点，通过这个结点，以链表的形式存放不同的key值的结点。

　　在这里简述一下实现步骤：

　　　　1：先写好Map接口，表明HashMap中要做的事，声明结点node接口;

　　　　2：编写HashMap类实现Map接口;

　　　　3：声明结点数组，并实现get和put方法(这里只实现了put和get方法)，首先根据Key的值获得key对应的HashCode值，再根据HashCode值找到在数组中的下标，这个位置就是保存所有HashCode值为这个值的首结点，也就是链表头。

　　　　4：实现get方法，通过链表头一个个遍历打到对应的key，并返回对应value，如果没有对应key，则返回空。

　　　　5：实现put方法，也是先遍历链表，如果存在对应的key，则新值替换旧值并返回旧值。如果不存在，则添加新值到链表头（单向链表添加节点最快的方式），在添加节点之前如果size达到了临界值，就需要对数组进行扩容（新建一个数组，并将所有数据拷贝到新数组，如果数组进行扩容，数组长度发生变化，而存储位置 index = hashCode%node.length,index也可能会发生变化，需要重新计算index）。

　　　　其它属性和方法也都是通过这种获得链表头，遍历链表的形式进行的。

如果想要看更加详细的HashMap的原理，可参照博客：http://www.cnblogs.com/chengxiao/p/6059914.html#t3