java_集合体系之HashMap详解、源码及示例——09
java_集合体系之HashMap详解、源码及示例——09
一：HashMap结构图
简单说明：
1、上图中虚线且无依赖字样、说明是直接实现的接口
2、虚线但是有依赖字样、说明此类依赖与接口、但不是直接实现接口
3、实线是继承关系、类继承类、接口继承接口
4、继承AbstractMap、以键值对的形式存储、操作元素
5、实现Serielazable接口、允许使用ObjectInputStream/ObjectOutputStream读取/写入
6、实现Cloneable接口、允许克隆HashMap
二：HashMap类简介：
a） 基于哈希表的Map结构的实现
b） 线程不安全
c） 内部映射无序
d） 允许值为null的key和value
三：HashMap API
1、构造方法
// 默认构造函数。 HashMap() // 指定“容量大小”的构造函数 HashMap(int capacity) // 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数 HashMap(int capacity, float loadFactor) // 包含“子Map”的构造函数 HashMap(Map<? extends K, ? extends V> map)
2、一般方法
void clear() Object clone() boolean containsKey(Object key) boolean containsValue(Object value) Set<Entry<K, V>> entrySet() V get(Object key) boolean isEmpty() Set<K> keySet() V put(K key, V value) void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) V remove(Object key) int size() Collection<V> values()
四：HashMap 源码分析
简单说明：
1、对哈希表要有简单的认识、
2、HashMap是通过“拉链法”解决哈希冲突的
3、理解HashMap源码中的关键部分、Entry实体类的行为、属性。Entry的存储方式、HashMap的扩容方式、HashMap内部关于获取新的hash code的算法。
package com.chy.collection.core;
import java.io.IOException;
import java.io.Serializable;
import java.util.AbstractMap;
import java.util.Collections;
import java.util.ConcurrentModificationException;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.NoSuchElementException;
import java.util.TreeMap;
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
/** 初始化HashMap时默认的容量、必须是2的幂*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
/** HashMap容量最大值、必须是2幂、并且要小于2的30次方、如果容量超过这个值、将会被这个值代替*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/** 默认加载因子*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/** 存储数据的Entry数组，长度是2的幂。Entry的本质是一个单向链表*/
transient Entry[] table;
/** 当前HashMap中键值对的总数*/
transient int size;
/** HashMap容量的阀值、用于判断是否要rehash（threshold=容量*加载因子）*/
int threshold;
/** 加载因子的实际值*/
final float loadFactor;
/** HashMap被改变的次数*/
transient volatile int modCount;
/** 使用指定的容量、加载因子初始化HashMap*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//容量初始值是否合法
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
//容量初始值是否超过最大值
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
//判断加载因子是否合法
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);
// 查找一个大于初始化HashMap容量的2的幂的值
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
//初始化加载因子
this.loadFactor = loadFactor;
//初始化HashMap阀值
threshold = (int)(capacity * loadFactor);
//初始化HashMap用于存放键值对的数组table
table = new Entry[capacity];
init();
}
/** 使用指定初始容量、默认加载因子创建HashMap*/
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**使用默认初始容量 16、默认加载因子0.75创建HashMap*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
init();
}
/** 创建包含指定传入Map的所有键值对创建HashMap、使用默认加载因子、使用处理后的容量*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1, DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
//将Map中所有键值对放入到当前的HashMap中
putAllForCreate(m);
}
// internal utilities
void init() {
}
//使用指定的运算方式获取传入的hash值的新的hash值、key为null的值的hash值是0、index也是0、所以HashMap中只有一个值为null的key
static int hash(int h) {
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
//根据传入的hash值与数组长度获取hash值代表的键在table中的索引
static int indexFor(int h, int length) {
// 保证返回值的索引值小于length
return h & (length-1);
}
/** 返回当前HashMap中键值对个数*/
public int size() {
return size;
}
/** 判断当前HashMap是否为空*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/** 获取指定key对应的value*/
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
//获取key的哈希值
int hash = hash(key.hashCode());
// 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
}
/** 获取key为null的实体的value、key为null时只会放在table开头、即索引为0的位置
* 只有两种结果、一种是不存在key的值为null、另一种就是table第一个实体的key是null
*/
private V getForNullKey() {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null)
return e.value;
}
return null;
}
/** 是否包含传入的 key*/
public boolean containsKey(Object key) {
return getEntry(key) != null;
}
/** 获取指定key所代表的映射Entry*/
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
//获取key对应的hash值、再通过hash值找到其所在到table中的索引、获取Entry
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}
/** 将指定键值对放入HashMap中、如果HashMap中存在key、则替换key映射的value*/
public V put(K key, V value) {
//如果key是null、特殊处理、即只操作table中第一个元素
if (key == null)
return putForNullKey(value);
//使用新的算法得到key的hash值、进而得到key在table中存储的索引值
int hash = hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
//如果key已存在、则使用新的value替换原来的value、并返回被替换的value
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
//如果key不存在、则将键值对添加到HashMap中、
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
/** 将key为null的键值对添加到table索引为0的位置*/
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
/** 供内部构造方法调用、用于创建HashMap、而put()是供外部调用、用于向HashMap中存入键值对*/
private void putForCreate(K key, V value) {
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
/** 若该HashMap表中存在“键值等于key”的元素，则替换该元素的value值*/
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
e.value = value;
return;
}
}
createEntry(hash, key, value, i);
}
/** 与上面方法相同、用于使用指定的m创建HashMap、用于clone()*/
private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) {
//使用迭代器迭代每一个键值对、然后调用putForCreate(K key, V value)构造HashMap
for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
putForCreate(e.getKey(), e.getValue());
}
}
/** rehash当前HashMap、此方法会在HashMap容量达到阀值的时候自动调用、*/
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
//如果容量达到最大值、则修改阀值
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
//构造新的的用于存储Entry的table、并且将原来table中所有元素转移到新的table中、修改HashMap的阀值
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
transfer(newTable);
table = newTable;
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/** 将原来table中所有元素转移到新的table中*/
void transfer(Entry[] newTable) {
Entry[] src = table;
int newCapacity = newTable.length;
for (int j = 0; j < src.length; j++) {
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
src[j] = null;
do {
Entry<K,V> next = e.next;
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
} while (e != null);
}
}
}
/** 将m中所有键值对存储到HashMap中*/
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
int numKeysToBeAdded = m.size();
if (numKeysToBeAdded == 0)
return;
/*
* 计算容量是否满足添加元素条件
* 若不够则将原来容量扩容2倍
*/
if (numKeysToBeAdded > threshold) {
int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int newCapacity = table.length;
while (newCapacity < targetCapacity)
newCapacity <<= 1;
if (newCapacity > table.length)
resize(newCapacity);
}
//使用迭代器迭代m中每个元素、然后添加到HashMap中
for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
put(e.getKey(), e.getValue());
}
}
/** 删除“键为key”的元素*/
public V remove(Object key) {
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e.value);
}
/** 删除“键为key”的元素*/
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
//本质是“删除单向链表中的节点”
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
modCount++;
size--;
if (prev == e)
table[i] = next;
else
prev.next = next;
e.recordRemoval(this);
return e;
}
prev = e;
e = next;
}
return e;
}
/**
* Special version of remove for EntrySet.
*/
final Entry<K,V> removeMapping(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return null;
Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
Object key = entry.getKey();
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (e.hash == hash && e.equals(entry)) {
modCount++;
size--;
if (prev == e)
table[i] = next;
else
prev.next = next;
e.recordRemoval(this);
return e;
}
prev = e;
e = next;
}
return e;
}
/** 删除所有键值对*/
public void clear() {
modCount++;
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length; i++)
tab[i] = null;
size = 0;
}
/** 判断是否包含value*/
public boolean containsValue(Object value) {
if (value == null)
return containsNullValue();
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (value.equals(e.value))
return true;
return false;
}
/** 是否包含null*/
private boolean containsNullValue() {
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (e.value == null)
return true;
return false;
}
/** 返回一个含有当前HashMap中所有键值对的Object*/
public Object clone() {
HashMap<K,V> result = null;
try {
result = (HashMap<K,V>)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// assert false;
}
result.table = new Entry[table.length];
result.entrySet = null;
result.modCount = 0;
result.size = 0;
result.init();
result.putAllForCreate(this);
return result;
}
/**
* Entry是单向链表。
* 它实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数
*/
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
//指向下一节点的引用
Entry<K,V> next;
final int hash;
/** 创建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();
//先比较键是否相同、键相同在比较键所对应的值是否相同、值也相同则返回true、否则返回false
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;
}
//重写hashCode()方法的实现
public final int hashCode() {
return (key==null ? 0 : key.hashCode()) ^ (value==null ? 0 : value.hashCode());
}
//重写toString()
public final String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
/** 当向HashMap中添加元素时，此方法被调用*/
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
}
/** 当从HashMap中删除元素时、此方法被调用*/
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
}
}
/** 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。 */
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//获取bucketIndex处键值对
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
//将bucketIndex处的键值对设置成新的Entry、并且将e设置成下一个节点
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
//若处理后的HashMap阀值小于HashMap实际大小、则扩容
if (size++ >= threshold)
resize(2 * table.length);
}
/** 相对于上面的方法少了关于容量的处理、这也间接说明两个方法的用法的区别
* 1、addEntry()是在HashMap创建好之后、向HashMap中添加键值对的时候、比如调用put()时、进而调用addEntry()、这种不知道添加之后HashMap原来容量是否够用
* 所以要对HashMap容量进行判断处理、进而决定是否扩容
* 2、createEntry()此方法使用在已经知道向HashMap中添加元素之后、HashMap的容量仍然不会达到阀值的情况、比如使用Map构造HashMap、或者克隆HashMap时、
* HashMap容量足以存放下Map中所有元素、或者克隆的所有元素、因此不必在扩容。
*/
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//获取bucketIndex处键值对
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
//将bucketIndex处的键值对设置成新的Entry、并且将e设置成下一个节点
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
size++;
}
/**
* 抽象类、用于迭代HashMap、
* 包含三种视图的迭代“keySet”、“valueCollection”、“Entry<K, V>”三个迭代器
*/
private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {
Entry<K,V> next; // 下一个元素
int expectedModCount; // 用于实现fail-fast机制
int index; // 当前索引
Entry<K,V> current; // 当前元素
HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
if (size > 0) { // advance to first entry
Entry[] t = table;
//将next指向第一个不为null的元素、table的索引是从0开始的、下面这句是index依次从0开始遍历直到下个元素不为null则结束循环
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ;
}
}
//查看是否有下一个
public final boolean hasNext() {
return next != null;
}
//获取下一个元素
final Entry<K,V> nextEntry() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
Entry<K,V> e = next;
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
/*
* 将原来当前元素的下一个元素引用“next”指向下一个元素
* Entry是单向链表结构、当下一个节点不为null的时候、将next指向下一个节点、否则继续寻找单向链表中下一个不是null的节点
*/
if ((next = e.next) == null) {
Entry[] t = table;
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
;
}
//将原来的下一个节点设置成当前节点、并作为结果返回
current = e;
return e;
}
//删除当前节点、
public void remove() {
if (current == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
Object k = current.key;
current = null;
HashMap.this.removeEntryForKey(k);
expectedModCount = modCount;
}
}
// value的迭代器
private final class ValueIterator extends HashIterator<V> {
public V next() {
return nextEntry().value;
}
}
// key的迭代器
private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {
public K next() {
return nextEntry().getKey();
}
}
// Entry的迭代器
private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}
//返回一个"key迭代器"
Iterator<K> newKeyIterator() {
return new KeyIterator();
}
//返回一个"Value迭代器"
Iterator<V> newValueIterator() {
return new ValueIterator();
}
//返回一个"Entry迭代器"
Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() {
return new EntryIterator();
}
// Views
//当前HashMap的Entry对应的Set
private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;
/** “key”对应的set*/
public Set<K> keySet() {
Set<K> ks = keySet;
return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));
}
private final class KeySet extends AbstractSet<K> {
public Iterator<K> iterator() {
return newKeyIterator();
}
public int size() {
return size;
}
public boolean contains(Object o) {
return containsKey(o);
}
public boolean remove(Object o) {
return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;
}
public void clear() {
HashMap.this.clear();
}
}
/** value对用的Collection*/
public Collection<V> values() {
Collection<V> vs = values;
return (vs != null ? vs : (values = new Values()));
}
private final class Values extends AbstractCollection<V> {
public Iterator<V> iterator() {
return newValueIterator();
}
public int size() {
return size;
}
public boolean contains(Object o) {
return containsValue(o);
}
public void clear() {
HashMap.this.clear();
}
}
/** Map.Entry<K, V>对应的Set*/
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
return entrySet0();
}
private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {
Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
}
private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return newEntryIterator();
}
public boolean contains(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;
Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());
return candidate != null && candidate.equals(e);
}
public boolean remove(Object o) {
return removeMapping(o) != null;
}
public int size() {
return size;
}
public void clear() {
HashMap.this.clear();
}
}
/** 将HashMap的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws IOException
{
Iterator<Map.Entry<K,V>> i =
(size > 0) ? entrySet0().iterator() : null;
// Write out the threshold, loadfactor, and any hidden stuff
s.defaultWriteObject();
// Write out number of buckets
s.writeInt(table.length);
// Write out size (number of Mappings)
s.writeInt(size);
// Write out keys and values (alternating)
if (i != null) {
while (i.hasNext()) {
Map.Entry<K,V> e = i.next();
s.writeObject(e.getKey());
s.writeObject(e.getValue());
}
}
}
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
/** 将HashMap的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws IOException, ClassNotFoundException
{
// Read in the threshold, loadfactor, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in number of buckets and allocate the bucket array;
int numBuckets = s.readInt();
table = new Entry[numBuckets];
init(); // Give subclass a chance to do its thing.
// Read in size (number of Mappings)
int size = s.readInt();
// Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap
for (int i=0; i<size; i++) {
K key = (K) s.readObject();
V value = (V) s.readObject();
putForCreate(key, value);
}
}
// These methods are used when serializing HashSets
//返回HashMap的总容量
int capacity() { return table.length; }
//返回HashMap的加载因子
float loadFactor() { return loadFactor; }
}
总结 ：
1、数据结构：HashMap是以哈希表的形式存储数据的、并且是通过“拉链法”解决冲突、HashMap中存储的Entry实现了Map.Entry<K,V>关于HashMap存储元素的结构及hash值的获取算法：
//使用指定的运算方式获取传入的hash值的新的hash值、key为null的值的hash值是0、index也是0、所以HashMap中只有一个值为null的key
static int hash(int h) {
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
//根据传入的hash值与数组长度获取hash值代表的键在table中的索引
static int indexFor(int h, int length) {
// 保证返回值的索引值小于length
return h & (length-1);
}
2、与容量有关的内容HashMap
a） 的实例有两个参数影响其性能：初始容量 和加载因子。容量 是哈希表中桶的数量，初始容量只是哈希表在创建时的容量。加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行rehash 操作（即重建内部数据结构），从而哈希表将具有大约两倍的桶数。
b）默认加载因子 (0.75) 在时间和空间成本上寻求一种折衷。加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查询成本（在大多数HashMap 类的操作中，包括 get 和put 操作，都反映了这一点）。在设置初始容量时应该考虑到映射中所需的条目数及其加载因子，以便最大限度地减少 rehash 操作次数。如果初始容量大于最大条目数除以加载因子，则不会发生 rehash 操作。
c）如果迭代性能很重要，则不要将初始容量设置得太高（或将加载因子设置得太低）。
d）如果很多映射关系要存储在 HashMap 实例中，则相对于按需执行自动的 rehash 操作以增大表的容量来说，使用足够大的初始容量创建它将使得映射关系能更有效地存储。
e）当使用HashMap对外提供的存入键值对的方法put()、putAll()时、HashMap内部会检测HashMap容量是否达到阀值、进而判断是否需要扩容。与此有关的一系列方法源码汇总（包括内部方法）
/** rehash当前HashMap、此方法会在HashMap容量达到阀值的时候自动调用、*/
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
//如果容量达到最大值、则修改阀值
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
//构造新的的用于存储Entry的table、并且将原来table中所有元素转移到新的table中、修改HashMap的阀值
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
transfer(newTable);
table = newTable;
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/** 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。 */
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//获取bucketIndex处键值对
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
//将bucketIndex处的键值对设置成新的Entry、并且将e设置成下一个节点
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
//若处理后的HashMap阀值小于HashMap实际大小、则扩容
if (size++ >= threshold)
resize(2 * table.length);
}
/** 将指定键值对放入HashMap中、如果HashMap中存在key、则替换key映射的value*/
public V put(K key, V value) {
//如果key是null、特殊处理、即只操作table中第一个元素
if (key == null)
return putForNullKey(value);
//使用新的算法得到key的hash值、进而得到key在table中存储的索引值
int hash = hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
//如果key已存在、则使用新的value替换原来的value、并返回被替换的value
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
//如果key不存在、则将键值对添加到HashMap中、
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
/** 将key为null的键值对添加到table索引为0的位置*/
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
/** 将m中所有键值对存储到HashMap中*/
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
int numKeysToBeAdded = m.size();
if (numKeysToBeAdded == 0)
return;
/*
* 计算容量是否满足添加元素条件
* 若不够则将原来容量扩容2倍
*/
if (numKeysToBeAdded > threshold) {
int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int newCapacity = table.length;
while (newCapacity < targetCapacity)
newCapacity <<= 1;
if (newCapacity > table.length)
resize(newCapacity);
}
//使用迭代器迭代m中每个元素、然后添加到HashMap中
for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
put(e.getKey(), e.getValue());
}
}
f）addEntry()与createEntry()区别
addEntry()是在HashMap创建好之后、向HashMap中添加键值对的时候、比如调用put()时、进而调用addEntry()、这种不知道添加之后HashMap原来容量是否够用所以要对HashMap容量进行判断处理、进而决定是否扩容
createEntry()此方法使用在已经知道向HashMap中添加元素之后、HashMap的容量仍然不会达到阀值的情况、比如使用Map构造HashMap、或者克隆HashMap时、HashMap容量足以存放下Map中所有元素、或者克隆的所有元素、因此不必在扩容。
3、HashMap迭代有关：从源码中可看出、HashMap内部提供一个抽象类HashIterator、此类实现Iterator接口、并且提供了Iterator接口必须实现的next() hasNext() remove()方法、HashMap有三种迭代视图、一个是所有键的集合Set、一个是所有值的集合、一个是所有键值对的集合、获取这三个迭代器的方法是分别构造KeyIterator、ValueIterator、EntryIterator、而这三个类分都继承自HashIterator、只是分别提供自己特有的next()方法、而剩下的hasNext()、remove()方法都是使用HashIterator的实现、HashIterator内部在构造方法中会将其一个指向下一个节点的引用next初始化、根据next的指向是否为空实现hasNext()、remove()的实现就是调用内部方法将当前节点删除（做的是关于删除单向链表的一个节点的操作）、具体可以参见源码中关于HashIterator、KeyIterator、ValueIterator部分。
五：HashMap 示例
1、遍历方式：
a）使用keySet()遍历
Set<K> keySet = hashMap.keySet(); Iterator<K> it = keySet.iterator();b ）使用values() 遍历
Collection<K> values = hashMap.values(); Iterator<K> it = values.iterator();c ）使用entrySet() 遍历
Set<Entry<K, V>> entrySet = hashMap.entrySet(); Iterator<K> it = entrySet.iterator();
2、迭代示例：
package com.chy.collection.example;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.Map.Entry;
public class EragodicHashMap {
private static HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<String, Integer>();
private static Set<String> keySet;
private static Collection<Integer> values;
private static Set<Entry<String, Integer>> entrySet;
static{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
hashMap.put("" + i, i);
}
}
/**
* iterate HashMap by keySet
*/
private static void testKeySet(){
keySet = hashMap.keySet();
Iterator<String> it = keySet.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println("key " + it.next());
}
System.out.println("==================================");
}
/**
* iterate HashMap by values
*/
private static void testValues(){
values = hashMap.values();
Iterator<Integer> it = values.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println("value : " + it.next());
}
System.out.println("==================================");
}
/**
* iterate HashMap by EntrySet
*/
private static void testEntrySet(){
entrySet = hashMap.entrySet();
Iterator<Entry<String, Integer>> it = entrySet.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println("entry : " + it.next());
}
System.out.println("==================================");
}
/**
* common methods of three views
*/
private static void testViewsCommonMethods(){
System.out.println("keySet size: " + keySet.size() + " values size: " + values.size() + " entrySet size: " + entrySet.size());
System.out.println("keySet contains 1 ? " + keySet.contains("1") + " values contains 1 ? " + values.contains("1") + " entrySet contains 1 ? " + entrySet.contains("1"));
System.out.println("keySet remove 1 ? " + keySet.remove("1") + " values remove 1 ? " + values.remove("1") + " entrySet remove 1 ? " + entrySet.remove("1"));
keySet.clear();
values.clear();
entrySet.clear();
System.out.println("keySet size: " + keySet.size() + " values size: " + values.size() + " entrySet size: " + entrySet.size());
}
public static void main(String[] args) {
testEntrySet();
testKeySet();
testValues();
testViewsCommonMethods();
}
}
3、API示例：
package com.chy.collection.example;
import java.util.HashMap;
@SuppressWarnings("all")
public class HashMapTest {
/**
* 测试构造方法、下面四个方法效果相同、
*/
private static void testConstructor(){
//use default construct
HashMap<String, String> hashMap1 = new HashMap<String, String>();
//use specified initCapacity
HashMap<String, String> hashMap2 = new HashMap<String, String>(16);
//use specified initCapacity and loadFactor
HashMap<String, String> hashMap3 = new HashMap<String, String>(16, 0.75f);
//use specified Map
HashMap<String, String> hashMap4 = new HashMap<String, String>(hashMap1);
}
/**
* 测试API方法
*/
private static void testAPI(){
//初始化、键-值都为字符串"1"的hashMap
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<String, String>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
hashMap.put(""+i, ""+i);
}
/*
* 向hashMap中添加键为null的键值对
* 只会在HashMap的index为0处、保存一个键为null的键值对、键为null、值为最后一次添加的键值对的值。
*/
hashMap.put(null, null);
hashMap.put(null, "n");
System.out.println(hashMap.size());
System.out.println(hashMap);
//是否包含键“1”
System.out.println("hashMap contans key ? " + hashMap.containsKey("1"));
//是否包含值“1”
System.out.println("hashMap contans value ? " + hashMap.containsValue("1"));
//获取键为“1”的值
System.out.println("the value of key=1 " + hashMap.get("1"));
//将键为“1”的值修改成"11"
hashMap.put("1", "11");
//将hashMap复制到hashMap1中
HashMap<String, String> hashMap1 = (HashMap<String, String>)hashMap.clone();
//将hashMap1所有键值对复制到hashMap中
hashMap.putAll(hashMap1);
System.out.println(hashMap);//不会有二十个元素、因为他不会再添加重复元素
//如果hashMap非空、则清空
if(!hashMap.isEmpty()){
hashMap.clear();
}
System.out.println(hashMap.size());
}
public static void main(String[] args) {
testAPI();
}
}
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