HashMap解析并DIY一个MyHashMap

HashMap解析

看过很多对于HashMap的实现原理的资料，现在自己总结一下。

实现原理

1. 数组+单向链表+二叉树（JDK1.8修改为当链表长度大于等于8时，将链表转为二叉树）
2. 通过计算hash值得到元素在数组中的位置，如果hash冲突了，再判断key是否相等来确定替换值还是插入元素。
3. JDK1.8之前是在链表头部插入元素的，在1.8中是插入尾部的。
4. 当元素个数超过table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR（160.75=12）的时候，就把数组的大小扩大一倍（216=32），然后重新计算每个元素在数组中的位置。

数据结构图

DIY一个MyHashMap

这里只是按自己的理解简单的做了一个实现，用代码加强自己对HashMap的理解。

package com.liutc.demo.map;

/**
 * @Author liutc
 * @Date 2020-05-24
 */
public class MyHashMap<K, V> {

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
    private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    private Node<K, V>[] table;
    private int size;

    public MyHashMap() {
        this.table = new Node[DEFAULT_CAPACITY];
    }

    /**
     * 扩容
     */
    private void grew() {
        //当元素个数超过table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR（16*0.75=12）的时候，就把数组的大小扩大一倍（2*16=32），然后重新计算每个元素在数组中的位置
        if ((size + 1) == (table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR)) {
            Node<K, V>[] oldTable = table;
            table = new Node[table.length << 1];
            size = 0;
            for (int i = 0; i < oldTable.length; i++) {
                Node<K, V> node = oldTable[i];
                while (node != null) {
                    put(node.key, node.value);
                    node = node.next;
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 添加元素
     * @param key
     * @param value
     */
    public void put(K key, V value) {
        grew();

        int hash = hash(key);
        int index = calcIndex(hash);
        Node<K, V> node = table[index];
        Node<K, V> newNode = new Node<>(hash, key, value, null);
        if (node == null) {
            table[index] = newNode;
        } else {
            boolean keyRepeat = false;
            Node<K, V> last = null;
            while (node != null) {
                if (node.key.equals(key)) {
                    keyRepeat = true;
                    node.value = value;
                    break;
                } else {
                    last = node;
                    node = node.next;
                }
            }
            if (!keyRepeat) {
                last.next = newNode;
            }
        }

        size++;
    }

    /**
     * 根据key获取value
     * @param key
     * @return
     */
    public V get(K key) {
        int hash = hash(key);
        int index = calcIndex(hash);
        Node<K, V> node = table[index];
        while (node != null) {
            if (node.key.equals(key)) {
                return node.value;
            } else {
                node = node.next;
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 根据key删除元素
     * @param key
     * @return
     */
    public V remove(K key) {
        int hash = hash(key);
        int index = calcIndex(hash);
        Node<K, V> node = table[index];
        //如果元素在头节点
        if (node != null && node.key.equals(key)) {
            Node<K, V> next = node.next;
            //将下一个节点设为头节点
            table[index] = next;
            size--;
            return node.value;
        } else {
            //不在头节点，需要断链重连
            Node<K, V> pre = node;
            node = node.next;
            while (node != null) {
                if (node.key.equals(key)) {
                    Node<K, V> next = node.next;
                    pre.next = next;
                    size--;
                    return node.value;
                } else {
                    pre = node;
                    node = node.next;
                }
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 返回大小
     * @return
     */
    public int size() {
        return size;
    }

    /**
     * key的hash值
     * @param key
     * @return
     */
    private int hash(Object key) {
        if (key == null) {
            return 0;
        }

        int h = key.hashCode();
        //用key的hashCode与此hashCode无符号右移16位的值取位异或
        h = h ^ (h >>> 16);

        return h;
    }

    /**
     * 根据hash值计算所在数组下标索引
     * @param hash
     * @return
     */
    private int calcIndex(int hash) {
        //当前数组长度-1与key的hash值进行与运算
        return  (table.length - 1) & hash;
    }

    /**
     * 节点内部类
     * @param 
     * @param 
     */
    private static class Node<K, V> {
        //hash值
        int hash;
        K key;
        V value;
        //下一个节点
        Node<K, V> next;

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


    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("{");
        for (Node<K, V> node : table) {
            while (node != null) {
                sb.append(node.key + "=" + node.value + ",");
                node = node.next;
            }
        }
        sb.setCharAt(sb.length() - 1, '}');
        return sb.toString();
    }
}