mirror of
https://github.com/Snailclimb/JavaGuide
synced 2025-08-14 05:21:42 +08:00
Update HashMap(JDK1.8)源码+底层数据结构分析.md
This commit is contained in:
guide
parent
11ebd35f39
commit
39388a4aa0
@ -1,52 +1,60 @@
|
||||
<!-- MarkdownTOC -->
|
||||
|
||||
<!-- @import "[TOC]" {cmd="toc" depthFrom=1 depthTo=6 orderedList=false} -->
|
||||
|
||||
<!-- code_chunk_output -->
|
||||
|
||||
- [HashMap 简介](#hashmap-简介)
|
||||
- [底层数据结构分析](#底层数据结构分析)
|
||||
- [JDK1.8之前](#jdk18之前)
|
||||
- [JDK1.8之后](#jdk18之后)
|
||||
- [HashMap源码分析](#hashmap源码分析)
|
||||
- [JDK1.8 之前](#jdk18-之前)
|
||||
- [JDK1.8 之后](#jdk18-之后)
|
||||
- [HashMap 源码分析](#hashmap-源码分析)
|
||||
- [构造方法](#构造方法)
|
||||
- [put方法](#put方法)
|
||||
- [get方法](#get方法)
|
||||
- [resize方法](#resize方法)
|
||||
- [HashMap常用方法测试](#hashmap常用方法测试)
|
||||
- [put 方法](#put-方法)
|
||||
- [get 方法](#get-方法)
|
||||
- [resize 方法](#resize-方法)
|
||||
- [HashMap 常用方法测试](#hashmap-常用方法测试)
|
||||
|
||||
<!-- /code_chunk_output -->
|
||||
|
||||
<!-- /MarkdownTOC -->
|
||||
|
||||
> 感谢 [changfubai](https://github.com/changfubai) 对本文的改进做出的贡献！
|
||||
|
||||
## HashMap 简介
|
||||
HashMap 主要用来存放键值对，它基于哈希表的Map接口实现，是常用的Java集合之一。
|
||||
|
||||
HashMap 主要用来存放键值对，它基于哈希表的 Map 接口实现，是常用的 Java 集合之一。
|
||||
|
||||
JDK1.8 之前 HashMap 由 数组+链表 组成的，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（“拉链法”解决冲突）。
|
||||
|
||||
JDK1.8 之后 HashMap 的组成多了红黑树，在满足下面两个条件之后，会执行链表转红黑树操作，以此来加快搜索速度。
|
||||
|
||||
- 链表长度大于阈值（默认为 8）
|
||||
- HashMap数组长度超过64å
|
||||
- HashMap 数组长度超过 64
|
||||
|
||||
## 底层数据结构分析
|
||||
### JDK1.8之前
|
||||
|
||||
### JDK1.8 之前
|
||||
|
||||
JDK1.8 之前 HashMap 底层是 **数组和链表** 结合在一起使用也就是 **链表散列**。
|
||||
|
||||
HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 `(n - 1) & hash` 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。
|
||||
HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 `(n - 1) & hash` 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。
|
||||
|
||||
所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法 换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。
|
||||
|
||||
**JDK 1.8 HashMap 的 hash 方法源码:**
|
||||
|
||||
JDK 1.8 的 hash方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加简化，但是原理不变。
|
||||
JDK 1.8 的 hash 方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加简化，但是原理不变。
|
||||
|
||||
```java
|
||||
static final int hash(Object key) {
|
||||
int h;
|
||||
// key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
|
||||
// ^ ：按位异或
|
||||
// >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
|
||||
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
对比一下 JDK1.7的 HashMap 的 hash 方法源码.
|
||||
```java
|
||||
static final int hash(Object key) {
|
||||
int h;
|
||||
// key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
|
||||
// ^ ：按位异或
|
||||
// >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
|
||||
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
对比一下 JDK1.7 的 HashMap 的 hash 方法源码.
|
||||
|
||||
```java
|
||||
static int hash(int h) {
|
||||
@ -65,14 +73,16 @@ static int hash(int h) {
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
### JDK1.8之后
|
||||
### JDK1.8 之后
|
||||
|
||||
相比于之前的版本，JDK1.8 以后在解决哈希冲突时有了较大的变化。
|
||||
|
||||
当链表长度大于阈值（默认为 8）时，会首先调用 `treeifyBin()`方法，这个方法会根据 HashMap 数组来决定是否转换为红黑树。只有当数组长度大于或者等于 64 的情况下，才会执行转换红黑树操作，以减少搜索时间。否则，就是只是执行 `resize()` 方法对数组扩容。相关源码这里就不贴了，重点关注 `treeifyBin()`方法即可！
|
||||
当链表长度大于阈值（默认为 8）时，会首先调用 `treeifyBin()`方法，这个方法会根据 HashMap 数组来决定是否转换为红黑树。只有当数组长度大于或者等于 64 的情况下，才会执行转换红黑树操作，以减少搜索时间。否则，就是只是执行 `resize()` 方法对数组扩容。相关源码这里就不贴了，重点关注 `treeifyBin()`方法即可！
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
**类的属性：**
|
||||
|
||||
```java
|
||||
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
|
||||
// 序列号
|
||||
@ -103,19 +113,20 @@ public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneabl
|
||||
final float loadFactor;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
- **loadFactor加载因子**
|
||||
|
||||
loadFactor加载因子是控制数组存放数据的疏密程度，loadFactor越趋近于1，那么 数组中存放的数据(entry)也就越多，也就越密，也就是会让链表的长度增加，loadFactor越小，也就是趋近于0，数组中存放的数据(entry)也就越少，也就越稀疏。
|
||||
- **loadFactor 加载因子**
|
||||
|
||||
**loadFactor太大导致查找元素效率低，太小导致数组的利用率低，存放的数据会很分散。loadFactor的默认值为0.75f是官方给出的一个比较好的临界值**。
|
||||
loadFactor 加载因子是控制数组存放数据的疏密程度，loadFactor 越趋近于 1，那么 数组中存放的数据(entry)也就越多，也就越密，也就是会让链表的长度增加，loadFactor 越小，也就是趋近于 0，数组中存放的数据(entry)也就越少，也就越稀疏。
|
||||
|
||||
给定的默认容量为 16，负载因子为 0.75。Map 在使用过程中不断的往里面存放数据，当数量达到了 16 * 0.75 = 12 就需要将当前 16 的容量进行扩容，而扩容这个过程涉及到 rehash、复制数据等操作，所以非常消耗性能。
|
||||
**loadFactor 太大导致查找元素效率低，太小导致数组的利用率低，存放的数据会很分散。loadFactor 的默认值为 0.75f 是官方给出的一个比较好的临界值**。
|
||||
|
||||
给定的默认容量为 16，负载因子为 0.75。Map 在使用过程中不断的往里面存放数据，当数量达到了 16 \* 0.75 = 12 就需要将当前 16 的容量进行扩容，而扩容这个过程涉及到 rehash、复制数据等操作，所以非常消耗性能。
|
||||
|
||||
- **threshold**
|
||||
|
||||
**threshold = capacity * loadFactor**，**当Size>=threshold**的时候，那么就要考虑对数组的扩增了，也就是说，这个的意思就是 **衡量数组是否需要扩增的一个标准**。
|
||||
**threshold = capacity \* loadFactor**，**当 Size>=threshold**的时候，那么就要考虑对数组的扩增了，也就是说，这个的意思就是 **衡量数组是否需要扩增的一个标准**。
|
||||
|
||||
**Node节点类源码:**
|
||||
**Node 节点类源码:**
|
||||
|
||||
```java
|
||||
// 继承自 Map.Entry<K,V>
|
||||
@ -158,7 +169,9 @@ static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**树节点类源码:**
|
||||
|
||||
```java
|
||||
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
|
||||
TreeNode<K,V> parent; // 父
|
||||
@ -177,7 +190,9 @@ static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
|
||||
r = p;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
## HashMap源码分析
|
||||
|
||||
## HashMap 源码分析
|
||||
|
||||
### 构造方法
|
||||
|
||||
HashMap 中有四个构造方法，它们分别如下：
|
||||
@ -212,7 +227,7 @@ HashMap 中有四个构造方法，它们分别如下：
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**putMapEntries方法：**
|
||||
**putMapEntries 方法：**
|
||||
|
||||
```java
|
||||
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
|
||||
@ -240,17 +255,22 @@ final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
### put方法
|
||||
HashMap只提供了put用于添加元素，putVal方法只是给put方法调用的一个方法，并没有提供给用户使用。
|
||||
|
||||
**对putVal方法添加元素的分析如下：**
|
||||
### put 方法
|
||||
|
||||
HashMap 只提供了 put 用于添加元素，putVal 方法只是给 put 方法调用的一个方法，并没有提供给用户使用。
|
||||
|
||||
**对 putVal 方法添加元素的分析如下：**
|
||||
|
||||
1. 如果定位到的数组位置没有元素 就直接插入。
|
||||
2. 如果定位到的数组位置有元素就和要插入的key比较，如果key相同就直接覆盖，如果key不相同，就判断p是否是一个树节点，如果是就调用`e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value)`将元素添加进入。如果不是就遍历链表插入(插入的是链表尾部)。
|
||||
2. 如果定位到的数组位置有元素就和要插入的 key 比较，如果 key 相同就直接覆盖，如果 key 不相同，就判断 p 是否是一个树节点，如果是就调用`e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value)`将元素添加进入。如果不是就遍历链表插入(插入的是链表尾部)。
|
||||
|
||||
ps:下图有一个小问题，来自 [issue#608](https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/issues/608)指出：直接覆盖之后应该就会 return，不会有后续操作。参考 JDK8 HashMap.java 658 行。
|
||||
说明:下图有两个小问题：
|
||||
|
||||
|
||||
- [issue#608](https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/issues/608)指出：直接覆盖之后应该就会 return，不会有后续操作。参考 JDK8 HashMap.java 658 行。
|
||||
- 当链表长度大于阈值（默认为 8）并且 HashMap 数组长度超过 64 的时候才会执行链表转红黑树的操作，否则就只是对数组扩容。参考 HashMap 的 `treeifyBin()` 方法
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
```java
|
||||
public V put(K key, V value) {
|
||||
@ -326,12 +346,12 @@ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**我们再来对比一下 JDK1.7 put方法的代码**
|
||||
**我们再来对比一下 JDK1.7 put 方法的代码**
|
||||
|
||||
**对于put方法的分析如下：**
|
||||
**对于 put 方法的分析如下：**
|
||||
|
||||
- ①如果定位到的数组位置没有元素 就直接插入。
|
||||
- ②如果定位到的数组位置有元素，遍历以这个元素为头结点的链表，依次和插入的key比较，如果key相同就直接覆盖，不同就采用头插法插入元素。
|
||||
- ① 如果定位到的数组位置没有元素 就直接插入。
|
||||
- ② 如果定位到的数组位置有元素，遍历以这个元素为头结点的链表，依次和插入的 key 比较，如果 key 相同就直接覆盖，不同就采用头插法插入元素。
|
||||
|
||||
```java
|
||||
public V put(K key, V value)
|
||||
@ -358,7 +378,8 @@ public V put(K key, V value)
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### get方法
|
||||
### get 方法
|
||||
|
||||
```java
|
||||
public V get(Object key) {
|
||||
Node<K,V> e;
|
||||
@ -389,8 +410,11 @@ final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
|
||||
return null;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
### resize方法
|
||||
进行扩容，会伴随着一次重新hash分配，并且会遍历hash表中所有的元素，是非常耗时的。在编写程序中，要尽量避免resize。
|
||||
|
||||
### resize 方法
|
||||
|
||||
进行扩容，会伴随着一次重新 hash 分配，并且会遍历 hash 表中所有的元素，是非常耗时的。在编写程序中，要尽量避免 resize。
|
||||
|
||||
```java
|
||||
final Node<K,V>[] resize() {
|
||||
Node<K,V>[] oldTab = table;
|
||||
@ -473,7 +497,9 @@ final Node<K,V>[] resize() {
|
||||
return newTab;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
## HashMap常用方法测试
|
||||
|
||||
## HashMap 常用方法测试
|
||||
|
||||
```java
|
||||
package map;
|
||||
|
||||
|
||||
Loading…
x
Reference in New Issue
Block a user