java基础---->hashMap的简单分析(一)

　　HashMap是一种十分常用的数据结构对象，可以保存键值对。它在项目中用的比较多，今天我们就来学习一下关于它的知识。据说那些你一笑就跟着你笑的人，不是傻逼就是爱你的人。

HashMap的简单使用

一、hashMap的put和get方法

Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("username", "huhx");
map.put("password", "1234");
map.put(null, null);
System.out.println(map.put("username", "linux")); // huhx，这里会返回
System.out.println(map.get("username")); // linux
System.out.println(map.get(null) + " size: " + map.size()); // null size: 3

put(key, value)方法如果map中存在根据hash计算key的值。那么返回的结果是map中oldValue值。但是map里面的key对应的值更新成了value值。

二、hashMap的putAll方法

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    ......
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
        put(e.getKey(), e.getValue());
}

三、hashMap中的clear方法

clear()方法会清空map里面所有的数据，map的大小为0。

public void clear() {
    modCount++;
    Arrays.fill(table, null);
    size = 0;
}

四、hashMap中的remove方法

注意以下的两个方法是接着上述的map而言的。

System.out.println(map.remove("username") + ", size: " + map.size()); // linux, size: 2
System.out.println(map.remove("nokey") + ", size: " + map.size()); // null, size: 2

源码的方法remove方法如下：

public V remove(Object key) {
    Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
    return (e == null ? null : e.value);
}

五、hashMap中的containKey方法

检查是否map中存在对应的key。

public boolean containsKey(Object key) {
    return getEntry(key) != null;
}

map的几种遍历方式

Map<String, String> map = new HashMap<>();我们Map用到了泛型，这里注明一下。

一、hashmap中的entrySet() 遍历

Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
    String key = entry.getKey();
    String value = entry.getValue();
    System.out.println("key=" + key + " value=" + value);
}

二、For-Each循环entrySet

for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
    String key = entry.getKey();
    String value = entry.getValue();
    System.out.println("key=" + key + " value=" + value);
}

三、 For-Each循环keySet

for (String key : map.keySet()) {
    System.out.println("key=" + key + " value=" + map.get(key));
}

对于以上的各种，由于map可以存储key为null的数据。所以在遍历map取key的时候，如果是string。最好是cast强转，而不是调用toString()方法。

hashMap原理的简单说明

一、hashMap的数据存储在一个Entry数组中，new HashMap();会设置hashMap的初始容量为16，负载因子为0.75。

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();
}

　　其中init()方法可以供实现HashMap的子类重写，当初始化map时增加自己的处理逻辑。hashMap里面的数据都是通过以下的数组完成的，正因为是数组，所以效率比较高。

transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

二、hashMap主要涉及键值对的put和get，这里我们讨论它的put方法

 public V put(K key, V value) {
     if (table == EMPTY_TABLE) {
         inflateTable(threshold); // 如果table数组为空，就初始化为大小为16，负载因子为0.75的数组。
     }
     if (key == null)
         return putForNullKey(value);
     int hash = hash(key); // 根据key，计算它的hash值
     int i = indexFor(hash, table.length);
     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;
         }
     }

     modCount++; // 记录hashMap改变的次数
     addEntry(hash, key, value, i);
     return null;
 }

第9行到15行，处理的是put的key已经存在时，处理的逻辑。就是返回oldValue，更新key的新值为value。这里我们主要看addEntry方法。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        resize(2 * table.length);
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
    }

    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}

　　由于hashMap里面维护的数组在创建的时候，大小为16。当key越来越多的时候，明显计算的bucketIndex(table数组的下标)会重复。也就是bucketIndex即将要插入的位置已经有了数据。当发生这种情况时，会增加一倍hashMap的容量，重新计算hash和要插入数组的位置。最后的createEntry方法如下，把key，value的值存放到table数组中。

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++;
}

以下附上hashMap的get代码：

public V get(Object key) {
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    Entry<K,V> entry = getEntry(key);

    return null == entry ? null : entry.getValue();
}

table数组的数据类型Entry类如下：

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final K key;
    V value;
    Entry<K,V> next;
    int hash;

    /**
     * Creates new entry.
     */
    Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
        value = v;
        next = n;
        key = k;
        hash = h;
    }

    public final K getKey() {
        return key;
    }

    public final V getValue() {
        return value;
    }

    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }

    public final boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry e = (Map.Entry)o;
        Object k1 = getKey();
        Object k2 = e.getKey();
        if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
            Object v1 = getValue();
            Object v2 = e.getValue();
            if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                return true;
        }
        return false;
    }

    public final int hashCode() {
        return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());
    }

    public final String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }

    /**
     * This method is invoked whenever the value in an entry is
     * overwritten by an invocation of put(k,v) for a key k that's already
     * in the HashMap.
     */
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
    }

    /**
     * This method is invoked whenever the entry is
     * removed from the table.
     */
    void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
    }
}

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