HashMap数组每个元素的初始值为NULL
1、定义
public interface Map<K,V> {
int size();
boolean isEmpty();
boolean containsKey(Object key);
boolean containsValue(Object value);
V get(Object key);
V put(K key, V value);
V remove(Object key);
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);
void clear();
Set<K> keySet();
Collection<V> values();
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();
interface Entry<K,V> {
V getValue();
V setValue(V value);
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
hash是“散列”：hash就是通过散列算法，将一个任意长度关键字转换为一个固定长度的散列值，但是有一点要指出的是，不同的关键字可能会散列出相同的散列值
2、HashMap类
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
3.底层存储
// 默认初始容量为16，必须为2的n次幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
// 最大容量为2的30次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默认加载因子为0.75f
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// Entry数组，长度必须为2的n次幂
transient Entry[] table;
// 已存储元素的数量
transient int size ;
// 下次扩容的临界值，size>=threshold就会扩容，threshold等于capacity*load factor
int threshold;
// 加载因子
final float loadFactor ;
Entry数组
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key ;
V value;
Entry<K,V> next; // 指向下一个节点
final int hash;
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();
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;
}
public final int hashCode() {
return (key ==null ? 0 : key.hashCode()) ^
( value==null ? 0 : value.hashCode());
}
public final String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
// 当向HashMap中添加元素的时候调用这个方法，这里没有实现是供子类回调用
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
}
// 当从HashMap中删除元素的时候调动这个方法 ，这里没有实现是供子类回调用
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
}
}
HashMap采用将相同的散列值存储到一个链表中，也就是说在一个链表中的元素他们的散列值绝对是相同的。
4.构造方法
private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) {
for(Iterator<?extendsMap.Entry<?extendsK, ?extendsV>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
putForCreate(e.getKey(), e.getValue());
}
}
/**
* This method is used instead of put by constructors and
* pseudoconstructors (clone, readObject). It does not resize the table,
* check for comodification, etc. It calls createEntry rather than
* addEntry.
*/
private void putForCreate(K key, V value) {
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length );
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);
}
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
size++;
}
5、增加
public V put(K key, V value) {
// 如果key为null，调用putForNullKey方法进行存储
if (key == null)
return putForNullKey(value);
// 使用key的hashCode计算key对应的hash值
int hash = hash(key.hashCode());
// 通过key的hash值查找在数组中的index位置
int i = indexFor(hash, table.length );
// 取出数组index位置的链表，遍历链表找查看是有已经存在相同的key
for (Entry<K,V> e = table [i]; e != null; e = e. next) {
Object k;
// 通过对比hash值、key判断是否已经存在相同的key
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
// 如果存在，取出当前key对应的value，供返回
V oldValue = e. value;
// 用新value替换之旧的value
e. value = value;
e.recordAccess( this);
// 返回旧value，退出方法
return oldValue;
}
}
// 如果不存在相同的key
// 修改版本+1
modCount++;
// 在数组i位置处添加一个新的链表节点
addEntry(hash, key, value, i);
// 没有相同key的情况，返回null
return null;
}
private V putForNullKey(V value) {
// 取出数组第1个位置（下标等于0）的节点，如果存在则覆盖不存在则新增，和上面的put一样不多讲，
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++;
// 如果key等于null，则hash值等于0
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
hash函数
length = 2^n ， m & (length-1) 相当于 m % length
更加符合，Hash算法均匀分布的原则
/**
* Applies a supplemental hash function to a given hashCode, which
* defends against poor quality hash functions. This is critical
* because HashMap uses power -of- two length hash tables, that
* otherwise encounter collisions for hashCodes that do not differ
* in lower bits. Note: Null keys always map to hash 0, thus index 0.
*/
static int hash(int h) {
// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
/**
* Returns index for hash code h.
*/
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
addEntry函数
/**
* 增加一个k-v，hash组成的节点在数组内，同时可能会进行数组扩容。
*/
void addEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 下面两行行代码的逻辑是，创建一个新节点放到单向链表的头部，旧节点向后移
// 取出索引bucketIndex位置处的链表节点，如果节点不存在那就是null，也就是说当数组该位置处还不曾存放过节点的时候，这个地方就是null，
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
// 创建一个节点，并放置在数组的bucketIndex索引位置处，并让新的节点的next指向原来的节点
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
// 如果当前HashMap中的元素已经到达了临界值，则将容量扩大2倍，并将size计数+1
if (size ++ >= threshold)
resize(2 * table.length );
}
新节点一直插入在最前端，新节点始终是单向列表的头节点。
/**
* Rehashes the contents of this map into a new array with a
* larger capacity. This method is called automatically when the
* number of keys in this map reaches its threshold.
*
* If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not
* resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.
* This has the effect of preventing future calls.
*
* @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two;
* must be greater than current capacity unless current
* capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value
* is irrelevant).
*/
void resize( int newCapacity) {
// 当前数组
Entry[] oldTable = table;
// 当前数组容量
int oldCapacity = oldTable.length ;
// 如果当前数组已经是默认最大容量MAXIMUM_CAPACITY ，则将临界值改为Integer.MAX_VALUE 返回
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
// 使用新的容量创建一个新的链表数组
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
// 将当前数组中的元素都移动到新数组中
transfer(newTable);
// 将当前数组指向新创建的数组
table = newTable;
// 重新计算临界值
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable) {
// 当前数组
Entry[] src = table;
// 新数组长度
int newCapacity = newTable.length ;
// 遍历当前数组的元素，重新计算每个元素所在数组位置
for (int j = 0; j < src. length; j++) {
// 取出数组中的链表第一个节点
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
// 将旧链表位置置空
src[j] = null;
// 循环链表，挨个将每个节点插入到新的数组位置中
do {
// 取出链表中的当前节点的下一个节点
Entry<K,V> next = e. next;
// 重新计算该链表在数组中的索引位置
int i = indexFor(e. hash, newCapacity);
// 将下一个节点指向newTable[i]
e. next = newTable[i];
// 将当前节点放置在newTable[i]位置
newTable[i] = e;
// 下一次循环
e = next;
} while (e != null);
}
}
}
transfer方法中，由于数组的容量已经变大，也就导致hash算法indexFor已经发生变化，原先在一个链表中的元素，在新的hash下可能会产生不同的散列值，so所有元素都要重新计算后安顿一番
hashmap的resize非常的低效
6、删除
/**
* 根据key删除元素
*/
public V remove(Object key) {
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e. value);
}
/**
* 根据key删除链表节点
*/
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
// 计算key的hash值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
// 根据hash值计算key在数组的索引位置
int i = indexFor(hash, table.length );
// 找到该索引出的第一个节点
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
// 遍历链表（从链表第一个节点开始next），找出相同的key，
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e. next;
Object k;
// 如果hash值和key都相等，则认为相等
if (e.hash == hash &&
((k = e. key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
// 修改版本+1
modCount++;
// 计数器减1
size--;
// 如果第一个就是要删除的节点（第一个节点没有上一个节点，所以要分开判断）
if (prev == e)
// 则将下一个节点放到table[i]位置（要删除的节点被覆盖）
table[i] = next;
else
// 否则将上一个节点的next指向当要删除节点下一个（要删除节点被忽略，没有指向了）
prev. next = next;
e.recordRemoval( this);
// 返回删除的节点内容
return e;
}
// 保存当前节点为下次循环的上一个节点
prev = e;
// 下次循环
e = next;
}
return e;
}
8、查找
public V get(Object key) {
// 如果key等于null，则调通getForNullKey方法
if (key == null)
return getForNullKey();
// 计算key对应的hash值
int hash = hash(key.hashCode());
// 通过hash值找到key对应数组的索引位置，遍历该数组位置的链表
for (Entry<K,V> e = table [indexFor (hash, table .length)];
e != null;
e = e. next) {
Object k;
// 如果hash值和key都相等，则认为相等
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
// 返回value
return e.value ;
}
return null;
}
private V getForNullKey() {
// 遍历数组第一个位置处的链表
for (Entry<K,V> e = table [0]; e != null; e = e. next) {
if (e.key == null)
return e.value ;
}
return null;
}
9、是否包含
代码和get几乎一样
10、容量
/**
* Returns the number of key -value mappings in this map.
*
* @return the number of key- value mappings in this map
*/
public int size() {
return size ;
}
/**
* Returns <tt>true</tt> if this map contains no key -value mappings.
*
* @return <tt> true</tt> if this map contains no key -value mappings
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}