java HashMap内部实现原理详解
详解hashmap内部实现原理
内部数据结构
static class entry<k,v> implements map.entry<k,v> { final k key; v value; entry<k,v> next; int hash;
从上面的数据结构定义可以看出,hashmap存元素的是一组键值对的链表,以什么形式存储呢
transient entry<k,v>[] table = (entry<k,v>[]) empty_table;
可以看出,是以数组形式储存,好的,现在我们知道,hashmap是以数组形式存储,每个数组里面是一个键值对,这个键值对还可以链接到下个键值对。如下图所示:
hashmap的添加
public v put(k key, v value) { if (table == empty_table) { inflatetable(threshold); } if (key == null) return putfornullkey(value); int hash = hash(key); 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.equals(k))) { v oldvalue = e.value; e.value = value; e.recordaccess(this); return oldvalue; } } modcount++; addentry(hash, key, value, i); return null; }
这里可以看出,hashmap的添加,首先根据一个entry的hash属性去查找相应的table元素i,然后看这个位置是否有元素存在,如果没有,直接放入,如果有,遍历此次链表,加到表尾
删除
final entry<k,v> removeentryforkey(object key) { if (size == 0) { return null; } int hash = (key == null) ? 0 : hash(key); 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; 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; }
删除的话,还是先根据hash在table数组中查找,然后再根据equals在链表中进行查找,这个也是为什么hashmap和hashset等以hash方式进行存储的数据结构要求实现两个方法hashcode和equalsd的原因
学过hash的人都知道,hash表的性能和hash冲突的发生次数有很大关系,但有不能申请过长的table表浪费空间,所以这里有了我们的resize函数
扩容机制
void resize(int newcapacity) { entry[] oldtable = table; int oldcapacity = oldtable.length; if (oldcapacity == maximum_capacity) { threshold = integer.max_value; return; } entry[] newtable = new entry[newcapacity]; transfer(newtable, inithashseedasneeded(newcapacity)); table = newtable; threshold = (int)math.min(newcapacity * loadfactor, maximum_capacity + 1); }
这个方法会在put的时候调用,上面put的时候先调用 addentry(hash, key, value, i);方法,然后看addentry方法
void addentry(int hash, k key, v value, int bucketindex) { if ((size >= threshold) && (null != table[bucketindex])) { resize(2 * table.length); hash = (null != key) ? hash(key) : 0; bucketindex = indexfor(hash, table.length); } createentry(hash, key, value, bucketindex); }
上面可以看出那么 hashmap 当 hashmap 中的元素个数超过数组大小 *loadfactor 时,就会进行数组扩容,loadfactor 的默认值为 0.75,这是一个折中的取值。也就是说,默认情况下,数组大小为 16,那么当 hashmap 中元素个数超过 16*0.75=12 的时候,就把数组的大小扩展为 2*16=32,即扩大一倍,然后重新计算每个元素在数组中的位 置,而这是一个非常消耗性能的操作,所以如果我们已经预知 hashmap 中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高 hashmap 的性能。
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