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  • HashMap原理总结

      来总结一下HashMap的原理

    1.HashMap当中有一个内部类,它叫Node,然后这个Node呢,它其实是实现了Map.Entry接口,这个接口当中有几个抽象的方法和几个具体的方法。其中Map.Entry<K,V>是一个泛型的元组。

    2.Map.Entry接口中有如下抽象方法:

    • getKey()
    • getValue()
    • setValue()
    • hashCode()
    • equals

    3.Node的私有变量如下:

    • hash
    • key
    • value
    • Next node

    其中HashMap的核心是hashcode的生成算法,hashCode的生成算法如下:

     Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);

    它是先通过得到Key和value的hashcode,然后对2个值进行异或操作后得到的值。

    其中Object.hashCode是一个native的方法。

        public native int hashCode();

    其中Node的equals方法,传入的对象是object,只有当object的类型是map.entry并且,当前对象的key和value都和传入的key,value一致,那样才会返回相等。

    下面的这个方法,是计算hash值的方法。它是通过key去计算,然后把拿到的hashcode和它右移16位的结果进行异或操作,具体回头再看为什么,我也不知道。

     static final int hash(Object key) {
            int h;
            return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
        }

    hashMap里面还有一个entrySet的成员变量,它是一个set 的集合,这里面的transient关键字不太懂,回头再看看。

       transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

    HashMap里面有一个非常重要的方法,叫做putVal()方法。这算是里面最核心的一个方法了,弄懂了这个方法,80%的HashMap相关的知识都能弄懂了

    首先是有2个Node的声明,一个是tab,一个是p.

    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

    下面我们来解析一下PutVal方法,如果table为空,或者table的长度为0,重置table的长度。

    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;

    首先是下面的代码会利用到上面的代码,n得出了一个结果,那就是resize()后的结果,下面的n-1就是“”最后“”一个元素

            if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

    下面的代码就是上面的tabl[x]里面的逻辑,这里面用到了按位与的一个运算:为什么要这么做?不知道。

    来做一个小小的补充,这里要先复习一下按位与的结果操作,什么时候获取什么值,如果hash是一个负数,那又是什么情况呢?

    (n - 1) & hash

    我猜想的是,如果“”找到的“”元素为null,那么新建一个node元素。并且这个node元素的next为空。否则执行else里面的逻辑。

    ----------------------------------------我是分割线---------------------------------------------

    首先putVal方法会去计算这个key的hash值。

    首先我觉得要明白hash算法的真谛,网上找的这句话,说得不错:要找到散列为同一个值的两个不同的输入,在计算上是不可能的,所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。

    当第一次进入putval方法的时候,table是空的,所以肯定要进行一个resize操作,不光是table,连threshold都是0,所有的东西都未能初始化的情况下,这个时候,应该进入如下逻辑:

    newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
                newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);

    这个时候,newCapicity的话就变成了初始值16,newThr变成了初始化的Threhold,如果是这种情况下的话,就会新建一个长度为16的Node<K,V>[]数组,最后返回newTable,注意,resize操作的返回对象。

       Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];

    在下面的例子中,hash值是一个非常大的值,换算成2进制,它是32位长度的一个2进制,用按位与的操作是最快的,因为计算机内部结构就是二进制的。

     if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

     注意!!!它先填充的是tab[10]的内容,也就是说,并没有从0开始填充,这是违背我们直觉的一件事情。

     

    然后让modCount++,

    最后,如果负载因子小于size,那么,hashmap会自动扩容。

            if (++size > threshold)
                resize();

    随后执行afterNodeInsertion方法,这个方法在Hashmap当中是一个空的方法,API里面介绍的是为LinkedHashMap所用,所以这里不再做讨论。还有注意下,如果是新建的hashMap第一次putval,那么它的返回值为null.

     要注意一点,新建一个HashMap,它并不是独立存在的,在你把你的key添加进去之前,它还会添加非常多的其他的KEY,也就是我们所说的:系统路径,所以最后得出的结果就是,如果你是一个新的HashMap,那么,你添加了一个KEY,肯定这里面不止一个KEY。

     大家可以观察到,当SIZE=13的时候,

    其实是自动进入了resize这个方法的,你看我断点都进来了。这就证明了hashmap的自动扩容机制。

     那么为什么会有这么多的Node被添加进来呢?原因只有一个,就是我们用idea启动项目的时候,一些类其实是用到了HashMap的,它优于我们调试的时候进入的HashMap,所以刚才大家才会看到那么多的节点被添加到hashMap当中去。

     当我把在putVal上的断点去掉以后,就进入了如下代码块,验证了我的猜想。

    另外还有一个很有趣现象,我用单元测试,新建了一个HashMap,结果。。。你发现没有,jdk里面已经填充了4项了,原来,我们认为的Hashmap,有多少项,就add多少项的观点其实是错误的!!!

    下面我们再来看看如下代码,传入的hash和之前的hash进行对比,这里面可能大家有一些迷糊,当然包括我也看不懂,不过从这里可以获取一个非常重要的信息,这么做的方式就是为了避免一个hashmap钟可能出现“相同”的hash对象,我是这么理解的,如果有高人,可以来解释下为什么这样。

            if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;

    下面的代码也很明白了,如果不是上面都 ,那么如果是树节点,那么就执行下面的逻辑,此处不再深究。

      else if (p instanceof TreeNode)
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

    下面的代码的含义是,如果p.next为空的话,那么新建一个节点,并追加到尾部,这种情况,就是当p指向最后一个节点的时候才会出现的情况。

                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                        if ((e = p.next) == null) {
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                            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;
                    }

    后面的代码有点感觉太难啃了,先暂时就这样吧,今天的HashMap分析得还不太完整,并且不太合理,希望大家能多提宝贵建议。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/kmsfan/p/8027184.html
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