HashMap集合,最详细底层源码分析及put ,get方法运行原理

HashMap集合非线程安全;
HashMap集合继承关系,实现的接口有:

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable { }

HashMap集合继承了Map集合,实现了Map,Cloneable,Serializable接口
从继承Map集合我们可以得出:

HashMap集合是无序不可重复的
存储方式为键值对的方式存储(key,value);
存入是某种顺序,去取出来不一定是这种顺序;
不可重复指的是map集合的key部分是不可重复的;


static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

1<<4 ( 1按位左移四位是16 = 1*2^4)
默认初始化容量是16;每次扩容到原来的2倍

 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
 //最大容量为2^30
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//默认加载因子是0.75;

默认加载因子:当底层数组长度大于75%时,数组开始扩容
下面是扩容的一部分源码:

    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) {//原容量大于0时
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//原容量大于最大容量时
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }//当原容量小于最大容量时
            //newCap = oldCap << 1 新的容量是原来的2倍且小于最大容量
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)//原来的容量要大于默认初始容量
                newThr = oldThr << 1;
        }


链表转换为红黑树的条件:

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//链表长度>8时,链表转换为数组
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//树的长度<6时,树转换为链表

这里解释一下:
自jdk1.8开始HashMap底层为数组+链表+红黑树这种数据结构
这种结构既发挥了数组查询效率高的优势,也发挥了链表随机增删效率高的优势

数组中的每个元素为链表或者红黑树
形如以下的亚子:
HashMap集合,最详细底层源码分析及put ,get方法运行原理_第1张图片
纯手画图,画的可能不是太好
数组中存储的是链表(红黑树)的头结点(根结点);

什么是结点:

//HashMap中的静态内部类
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;//通过key进行计算获得的hash值
        final K key;//元素的key
        V value; //元素的value
        Node<K,V> next;//下一个结点

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
        //在这个静态内部类中的方法有:
        public final K getKey() {}
        public final V getValue() {}
        public final String toString() {}
        public final int hashCode() {}
        public final V setValue(V newValue) {}
        public final boolean equals(Object o) {}

构造方法摘要:

public HashMap() {}
public HashMap(int initialCapacity) {}
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {} 

put方法实现原理分析:

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

put方法的实现:
1.通过放入元素的key来获取对应的hash值
2.通过某种表达式(index=hash%数组.length)计算出对应存放的数组下标
3.如果这个下标上没有任何元素,则把这个元素放入到数组对应的下标中
4.若这个下标上已经存在链表或红黑树,就会将存放的这个元素的key与里面每一个元素的key通过equals()方法比较;
若返回值全为false,则表明里面没有这个key,然后把这个元素存放到链表的尾部
若返回值一旦为true,则表明里面有这个key,此时会把原来的value覆盖

get方法实现原理分析:

public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

get方法获取元素跟put有相似之处:
1.通过key计算得到对应的下标
2.若没有任何元素,返回null
3,若存在元素,通过key与每个节点中的key通过equals一一比较
为true时,返回这个节点的value;
为false时,表示没有找到这个key,返回null

大总结:

HashMap默认初始化容量是16,每次扩容到原来的2倍
默认加载因子是0.75,并推荐手动分配空间时为2的次幂
自jdk1.8开始HashMap底层为数组+链表+红黑树这种数据结构

get()与put()方法都使用了hashCode()方法,与equals()方法,,所以所存入的对象所属的类要重写这两个方法


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