HashMap知识小结

一、常用方法

map.put();            //向集合中插入键值对
map.get();			  //根据key获取value	
map.size();			  //获取集合存储键值对个数	
map.clear();		  //清除集合中所有键值对
map.isEmpty();		  //判断集合中是否为null，返回布尔值	
map.remove();		  //根据key删除键值对并返回value值
map.containsKey();	  //判断键值对中是否存在给定的key值的键值对
map.containsValue();  //判断键值对中是否存在给定的value值的键值对
map.entrySet();		  //返回所有的键值对
map.replace();		  //根据传入的key将传入的value替换	

二、结构

HashMap在jdk8之前采用数组+链表的数据结构，在jdk8时采用数组+链表+红黑树的数据结构。

3、源码显示

hashmap的初始容量是16；

最大容量是2的三十次方

每个键值对传入进来后都会转化成node存储，其中包含key、value，next、hash。

负载因子是0.75，当键值对个数达到当前容量的75%时，进行扩容，容量*2。

---

重点来了，扩容过程如下：

首先创建一个容量为原来2倍的数组，将原来数组的数据拷贝过去，那么拷贝的过程是怎么样的呢？这个过程分为三种情况：

1.如果node的next为null，则重新计算在新的数组中的位置，也就是它本来后面就没有链表/红黑树。
2.如果是红黑树，就用split方法处理，原理是将红黑树拆分成两个TreeNode链表，判断每个链表是否小于等于6，如果是则转换成链表插入到新的数组中，否则成为一个新的红黑树插入数组。
3.如果是链表则直接插入新的数组中，确保顺序不变。

//扩容源码：
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) {
            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<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> 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<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        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;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

---

四、put()和get()实现细节

put键值对的方法的过程是：

①判断键值对数组table[i]是否为空或为null，否则执行resize()进行扩容；
②根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i，如果table[i]==null，直接新建节点添加，转向⑥，如果table[i]不为空，转向③；
③判断table[i]的首个元素是否和key一样，如果相同直接覆盖value，否则转向④，这里的相同指的是hashCode以及equals；
④判断table[i] 是否为treeNode，即table[i] 是否是红黑树，如果是红黑树，则直接在树中插入键值对，否则转向⑤；
⑤遍历table[i]，判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，否则进行链表的插入操作；遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可；
⑥插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold，如果超过，进行扩容。

get值方法的过程是:

1、指定key 通过hash函数得到key的hash值
int hash=key.hashCode();

2、调用内部方法 getNode()，得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
int index =hash%Entry[].length;

3、比较桶的内部元素是否与key相等，若都不相等，则没有找到。相等，则取出相等记录的value。

4、如果得到 key 所在的桶的头结点恰好是红黑树节点，就调用红黑树节点的 getTreeNode() 方法，否则就遍历链表节点。getTreeNode 方法使通过调用树形节点的 find()方法进行查找。由于之前添加时已经保证这个树是有序的，因此查找时基本就是折半查找，效率很高。

5、如果对比节点的哈希值和要查找的哈希值相等，就会判断 key 是否相等，相等就直接返回；不相等就从子树中递归查找。

HashMap中直接地址用hash函数生成；解决冲突，用比较函数解决。如果每个桶内部只有一个元素，那么查找的时候只有一次比较。当许多桶内没有值时，许多查询就会更快了(指查不到的时候)。

标题四内容取自：HashMap原理的深入理解