HashMap的实现原理及源码分析
一、HashMap概述
HashMap通过键值的方式存储数据,为非线程安全的类,键和值可以为null,键不能重复,继承了AbstractMap并实现了Map接口
二、源码分析(基于JDK1.7)
1. HashMap中的主要成员变量
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:静态整型常量,默认初始化的容量,其值为16(必须是2的指数倍)
MAXIMUM_CAPACITY:静态整型常量,表示最大容量为2的30次方。如果通过构造器传入的容量大于最大容量,会被此最大容量值替换
DEFAULT_LOAD_FACTOR:静态浮点型常量,表示默认的加载因子,其值为0.75f;如果在构造器中没有指定加载因子,则使用此默认值
table:存储数据的Entry数组(Entry<K,V>[]),会做必要的调整,长度是2的指数倍
size:HashMap的大小,是保存在HashMap里key-value键值对的数量
threshold:HashMap的阈值,用于判断是否要调整HashMap的容量,其值等于容量*加载因子
loadFactor:加载因子实际大小,常量
modCount:HashMap被改变的次数
2. HashMap中的读取(get方法)
2.1 如果传入的键(key)为null,则从Entry数组table中索引下标为0的链表中查找key为null的值并返回,未找到则返回null
2.2 如果传入的键(key)不为null,则获取key对应的哈希值hash
2.3 通过哈希值hash获取对应在table数组中的索引下标(h & (length-1))
2.4 循环遍历table数组中该索引下标对应的Entry链表
2.5 如果传入的键(key)的哈希值(hash)等于该Entry的哈希值(hash),
并且传入的键(key)等于(==)或等同于(equals)该Entry的key,
则此Entry便是要查找的Entry对象,遍历完该Entry链表如果还未查找到,则返回null
2.6 返回查找到的Entry对象的值(value),未查找到则返回null
3. HashMap中存入键值(put方法)
3.1 如果key为null,则从Entry数组table中索引下标为0的链表中,
查找是否已经存在了key为null的Entry,如果存在则替换这个Entry的值为新的值,并返回旧值;
如果不存在key为null的Entry,则先把修改数(modCount)自增1,然后添加一个新的Entry,
key为null,value为传入的值,并把该Entry放入table[0]位置上链表的头部,并返回null。
3.2 如果key不为null,先获取key的哈希值hash,并通过hash确定Entry数组table的索引下标i
对table[i]位置的链表进行循环遍历,查找是否已经存在key值相同的Entry(传入key的哈希值
与该Entry的哈希值相等,并且传入key等于或等同于Entry的key),如果存在则把它的值替换
成新值,并返回旧值;
如果不存在,则先把修改数(modCount)自增1,然后在table[i]对应的链表的头部添加一个Entry
并返回null。
三、要点分析
1. 链表的原理和实现
HashMap中的链表由Entry类组成,Entry包含三个元素:key,value和next(指向下一个Entry的)
在HashMap中的链表加入新的Entry,会放在链表头部位置,新的Entry的next元素指向原来在链表头部的Entry
2. modCount的作用
modCount为修改次数,在进行put、remove、clear等操作时会修改数modCount加1
HashMap中不是线程安全的,如果在使用迭代器的过程中有其他线程修改了HashMap,那么将抛出ConcurrentModificationException,即Fail-Fast策略
在迭代过程中,是通过modCount跟expectedModCount是否相等来判定其他线程有没有修改的,如果不相等,说明其他线程修改了
四、总结
1. HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现,允许key和vaue为null
2. HashMap内部是有数组和链表实现的,通过key的哈希值找到在数组中位置,
并遍历该位置的链表,找到key值相同的Entry。
3. 当我们往hashmap中put元素的时候,先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置(即下标),
然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。如果这个元素所在的位子上已经存放有其他元素了,
那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头,最先加入的放在链尾。
从hashmap中get元素时,首先计算key的hashcode,找到数组中对应位置的某一元素,
然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。从这里我们可以想象得到,
如果每个位置上的链表只有一个元素,那么hashmap的get效率将是最高的
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