Java(1.8)集合类中的HashMap

Java(1.8)集合类中的HashMap
Java(1.8) 集合中的LinkedList
Java(1.8) 集合中的ArrayList

Map接口没有继承任何其他接口,它存储的是Key-Value对,并且Key不能重复。
下面就是Map的所有接口:

Java(1.8)集合类中的HashMap_第1张图片
Map接口的所有方法

HashMap 内部每个Key-Value对都用一个 Node对象存储。在 Node中保持了key的hash值,Key,Value,和指向下个 Node的next变量。

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

        Node(int hash, K key, V value, Node next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }

        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

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

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry e = (Map.Entry)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

HashMap内还有个内部类叫TreeNode,这个其实继承了Node类。这个类用作红黑树的节点。

Java(1.8)集合类中的HashMap_第2张图片
TreeNode

HashMap用一个数组来保存元素的,每个数组的的数据可以是一个Node组成的链表,或者是TreeNode组成的红黑树。

transient Node[] table;

在内部还有个重要的变量entrySet, 这个Set对象的用处就是当调用map.keySet()和values()方法时,通过这个entrySet来遍历所有的元素。

transient Set> entrySet;

看下put(K key, V value)的实现

  public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

先把key做个Hash计算,如果hashCode 的值小于2的16次方的时候, hash值就是key.hashCode()的值,如果大于,会把高低位进行异或计算。

 static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

再看方法:putVal,如果第一次添加,就会初始化一个默认16长度的数组(这个逻辑在resize()里面)
添加元素的逻辑:

  • 如果在数组找不到hash对应的元素,就会new一个新的Node并放入table数组相应位置中。
  • 如果数组的里的元素的key 和要插入的key 一直,就把当前value更新
  • 如果查到的元素是个TreeNode类型的,1)如果存在更新value,2)如果不存在,new个新的TreeNode,然后插入的树中。
  • 如果是个链表类型,1)如果存在更新value,2)如果不存在,new个新的Node,然后插入链表中。
 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node[] tab; Node p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

再看resize()方法,:

  • 首次初始化,数组长度默认是16
  • 如果table已经有元素了,并且当前数组长度的2倍小于最大容量,就把数组扩容到以前的2倍,有了新数组,就把老数据拷贝到新数组。
  • HashMap里面有个threshold,这个值总比数组的size小,初始化的时候,默认为threshold=16*0.75=12,当HashMap的size大于threshold的时候就要扩容,并非table已经满了。下次扩容的时候,threshold的大小当前threshold的2倍。
 final Node[] resize() {
        Node[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            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;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node loHead = null, loTail = null;
                        Node hiHead = null, hiTail = null;
                        Node 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;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

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