HashMap原理
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2022-06-04 18:50:13
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HashMap底层原理
jdk1.8HashMap底层基于数组+链表+红黑树
map的put操作:
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
1 这里会根据map的key,计算一个hash值,然后和数组的最大索引进行&操作,算出在数组的位置,如果key为null,放入数组下标0位置。这里并不是直接使用key.hashCode(),而是使用进行右移和异或操作
之后的值(原因在后边指出)
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//2 在put的时候判断数组是否存在,如果不存在调用resize方法创建默认容量为16的数组。
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//3 通过key的hash值与数组的最大索引(数组length-1)进行与(不使用%操作的原因是&操作比%操作快)运算,确定在数组中的位置。
//4 判断该位置是否有元素,如果没有,新建一个node放入该位置;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
//5 如果有元素,判断hash值是否相等(先判断hash是因为如果key的hash不相等,key的equals一定不相等,直接返回,而不用再去判断equls,因为equls比判断hash效率低),若相等再判断key是否相等若相等进行覆盖。
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//6 如果此位置不需要覆盖此时再去判断该位置是红黑是还是链表。
//7 如果是红黑树,遍历红黑树,如果不需要覆盖,将node放在红黑树上。
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//8 如果是链表,遍历链表,如果不需要覆盖,将node放在最后一位(这里不用头插法原因是,jdk1.8一定会遍历链表来判断是否需要转化为红黑树,所以遍历时就会把新节点插入尾部)。
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//9 放完以后判断链表长度,如果超过8判断是否需要将链表转化为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//10 如果被覆盖则返回被覆盖的值
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//11 判断整个数组是否需要扩容(当数组容量的使用超过16*0.75=12时就会进行数组扩容,每次扩容都是2的次幂)
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
注:
1 每次扩容都是2的次幂的原因是2的次幂保证某一比特位上是1,减一后,高位都是0,低位都是1,和key的hash值进行&操作时保证不会越界。
2 不是直接使用key.hashCode()作为hash值和数组最大索引-1进行&操,而是使用进行右移和异或操作之后的值的原因是为了让hashCode的一些高位参与和数组最大索引的与运算,减少冲突
3 重写equals必须重写hashCode的原因是防止出现equals相同而hashCode不同的情况,导致步骤5判断hash不同而返回(此时若equals是相同的,导致map中存在两个相同的key)
4 并不是量表长度大于等于8就会转化为红黑树,而是当数组容量小于64时,只会进行数组的扩容,如果大于64才会将链表转化为红黑树
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//当数组容量小于64时,进行数组的扩容
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
//否则转化位红黑树
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}