Java8 HashMap

Java8 对 HashMap 进行了一些修改,最大的不同就是利用了红黑树,所以其由 数组+链表+红黑树 组成。

根据 Java7 HashMap 的介绍,我们知道,查找的时候,根据 hash 值我们能够快速定位到数组的具体下标,但是之后的话,需要顺着链表一个个比较下去才能找到我们需要的,时间复杂度取决于链表的长度,为 O(n)。

为了降低这部分的开销,在 Java8 中,当链表中的元素超过了 8 个以后,会将链表转换为红黑树,在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)。

来一张图简单示意一下吧:

注意,上图是示意图,主要是描述结构,不会达到这个状态的,因为这么多数据的时候早就扩容了。

下面,我们还是用代码来介绍吧,个人感觉,Java8 的源码可读性要差一些,不过精简一些。

Java7 中使用 Entry 来代表每个 HashMap 中的数据节点,Java8 中使用 Node,基本没有区别,都是 key,value,hash 和 next 这四个属性,不过,Node 只能用于链表的情况,红黑树的情况需要使用 TreeNode。

我们根据数组元素中,第一个节点数据类型是 Node 还是 TreeNode 来判断该位置下是链表还是红黑树的。

put 过程分析

public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
// 第三个参数 onlyIfAbsent 如果是 true,那么只有在不存在该 key 时才会进行 put 操作
// 第四个参数 evict 我们这里不关心
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// 第一次 put 值的时候,会触发下面的 resize(),类似 java7 的第一次 put 也要初始化数组长度
// 第一次 resize 和后续的扩容有些不一样,因为这次是数组从 null 初始化到默认的 16 或自定义的初始容量
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 找到具体的数组下标,如果此位置没有值,那么直接初始化一下 Node 并放置在这个位置就可以了
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {// 数组该位置有数据
Node<K,V> e; K k;
// 首先,判断该位置的第一个数据和我们要插入的数据,key 是不是"相等",如果是,取出这个节点
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果该节点是代表红黑树的节点,调用红黑树的插值方法,本文不展开说红黑树
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 到这里,说明数组该位置上是一个链表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 插入到链表的最后面(Java7 是插入到链表的最前面)
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// TREEIFY_THRESHOLD 为 8,所以,如果新插入的值是链表中的第 9 个
// 会触发下面的 treeifyBin,也就是将链表转换为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果在该链表中找到了"相等"的 key(== 或 equals)
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 此时 break,那么 e 为链表中[与要插入的新值的 key "相等"]的 node
break;
p = e;
}
}
// e!=null 说明存在旧值的key与要插入的key"相等"
// 对于我们分析的put操作,下面这个 if 其实就是进行 "值覆盖",然后返回旧值
if (e != null) {
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 如果 HashMap 由于新插入这个值导致 size 已经超过了阈值,需要进行扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}

和 Java7 稍微有点不一样的地方就是,Java7 是先扩容后插入新值的,Java8 先插值再扩容,不过这个不重要。

数组扩容

resize() 方法用于初始化数组或数组扩容,每次扩容后,容量为原来的 2 倍,并进行数据迁移。

final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) { // 对应数组扩容
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 将数组大小扩大一倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
// 将阈值扩大一倍
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // 对应使用 new HashMap(int initialCapacity) 初始化后,第一次 put 的时候
newCap = oldThr;
else {// 对应使用 new HashMap() 初始化后,第一次 put 的时候
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
// 用新的数组大小初始化新的数组
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab; // 如果是初始化数组,到这里就结束了,返回 newTab 即可
if (oldTab != null) {
// 开始遍历原数组,进行数据迁移。
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
// 如果该数组位置上只有单个元素,那就简单了,简单迁移这个元素就可以了
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
// 如果是红黑树,具体我们就不展开了
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
// 这块是处理链表的情况,
// 需要将此链表拆成两个链表,放到新的数组中,并且保留原来的先后顺序
// loHead、loTail 对应一条链表,hiHead、hiTail 对应另一条链表,代码还是比较简单的
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
// 第一条链表
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
// 第二条链表的新的位置是 j + oldCap,这个很好理解
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}

get 过程分析

相对于 put 来说,get 真的太简单了。

  • 计算 key 的 hash 值,根据 hash 值找到对应数组下标: hash & (length-1)
  • 判断数组该位置处的元素是否刚好就是我们要找的,如果不是,走第三步
  • 判断该元素类型是否是 TreeNode,如果是,用红黑树的方法取数据,如果不是,走第四步
  • 遍历链表,直到找到相等(==或equals)的 key
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 判断第一个节点是不是就是需要的
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
// 判断是否是红黑树
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
// 链表遍历
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}

出处:https://www.javadoop.com/post/hashmap#Java7%20ConcurrentHashMap

本人免费整理了Java高级资料,涵盖了Java、Redis、MongoDB、MySQL、Zookeeper、Spring Cloud、Dubbo高并发分布式等教程,一共30G,需要自己领取。
传送门:https://mp.weixin.qq.com/s/osB-BOl6W-ZLTSttTkqMPQ

Java8 HashMap详解的更多相关文章

  1. Java8 HashMap详解(转)

    Java8 对 HashMap 进行了一些修改,最大的不同就是利用了红黑树,所以其由 数组+链表+红黑树 组成. 根据 Java7 HashMap 的介绍,我们知道,查找的时候,根据 hash 值我们 ...

  2. 【转】 java中HashMap详解

    原文网址:http://blog.csdn.net/caihaijiang/article/details/6280251 java中HashMap详解 HashMap 和 HashSet 是 Jav ...

  3. java中HashMap详解(转)

    java中HashMap详解 博客分类: JavaSE Java算法JDK编程生活       HashMap 和 HashSet 是 Java Collection Framework 的两个重要成 ...

  4. java集合(2)- java中HashMap详解

    java中HashMap详解 基于哈希表的 Map 接口的实现.此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用 null 值和 null 键.(除了非同步和允许使用 null 之外,HashMap 类与 H ...

  5. Java8 特性详解(一) Lambda

    为什么要使用lambda表达式 从函数式接口说起 理解Functional Interface(函数式接口)是学习Java8 lambda表达式的关键所在. 函数式接口的定义其实很简单:任何接口,如果 ...

  6. Java 中HashMap 详解

    本篇重点: 1.HashMap的存储结构 2.HashMap的put和get操作过程 3.HashMap的扩容 4.关于transient关键字 HashMap的存储结构 1. HashMap 总体是 ...

  7. Java8特性详解 lambda表达式 Stream

    1.lambda表达式 Java8最值得学习的特性就是Lambda表达式和Stream API,如果有python或者javascript的语言基础,对理解Lambda表达式有很大帮助,因为Java正 ...

  8. Java8特性详解 lambda表达式 Stream【转】

    本文转自http://www.cnblogs.com/aoeiuv/p/5911692.html 1.lambda表达式 Java8最值得学习的特性就是Lambda表达式和Stream API,如果有 ...

  9. 转发 java数据结构之hashMap详解

    概要 这一章,我们对HashMap进行学习.我们先对HashMap有个整体认识,然后再学习它的源码,最后再通过实例来学会使用HashMap.内容包括:第1部分 HashMap介绍第2部分 HashMa ...

随机推荐

  1. 4 中文乱码 selenium的使用

    # 中文乱码 #处理中文乱码 import requests from lxml import etree from urllib import request url = 'http://pic.n ...

  2. 黑帽JS跳转

    一.常规的JS页面跳转代码 .在原来的窗体中直接跳转用 <script type=”text/javascript”> window.location.href=”http://www.g ...

  3. java.lang.ClassNotFoundException: javax.xml.bind.DatatypeConverter 可能是我们运行的java版本过高导致

    最近给自己写了个 SpringBoot 应用程序 顺便练练手,准备把程序过到 树莓派 上,结果登陆报错

  4. DAY1小题

    F 求逆序对的板子题 #include<cstdio> #define ll long long using namespace std; ; ll a[maxn],r[maxn],n; ...

  5. 数据库的小案例(三):用递归实现TreeView层级显示

    从这个小案例我学到了不少知识.这些无论如何无法从书里得来.正所谓实践出真知,学习编程需要大量实践这句话永不过时. 首先:好的代码和坏的代码带来的性能上的差异很明显.好的策略可以让你的程序运行速度大大加 ...

  6. Protobuf协议--java实现

    Protobuf协议,全称:Protocol Buffer 它跟JSON,XML一样,是一个规定好的数据传播格式.不过,它的序列化和反序列化的效率太变态了…… 来看看几张图你就知道它有多变态.  pr ...

  7. HDU4280 Island Transport

    ISAP求最大流模板 #include<cstdio> #include<cstring> #include<algorithm> #include<iost ...

  8. window系统mysql安装后获取默认密码

    未设置密码,获取默认密码方法 第一步:进去mysql根目录下,如果没有data文件夹可以新建一个,找不到my.ini文件也新建一个(在根目录下创建的my.ini,重新配置的参数会覆盖源文件的参数,所以 ...

  9. java课极限测试

    在临近国庆的9月30号补课日 碰到了惨绝人寰的java课极限测试 我从下午两点半做到晚上九点 不得不说人在烦躁的时候是真的没办法写代码的 根本不想思考也不想学习.最后的几个小时基本就是在叹息和坐着.也 ...

  10. JSP页面中关于<c:if test="${...}"><c:if>标签的用法

    代码如下: <td class="showTd_HK" align="center"> <c:if test="${(rwyy01. ...