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  • jdk源码——HashMap

    JDK1.7

    从源码上看,HashMap 实现了Map接口 cloneable接口,和序列化接口

    public class HashMap<K,V>
        extends AbstractMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
    {

    HashMap的默认初始容量为16

     static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    HashMap最大容量为2^30

    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    加载因子为0.75,当容量达到75%时就扩容一次

    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

     The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

    长度必须为2的幂
         
        transient Entry<K,V>[] table;

     The next size value at which to resize (capacity * load factor).

    HashMap调整大小的下一个值

       int threshold;

    The load factor for the hash table.

      final float loadFactor;

    HashMap初始化

     public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
            if (initialCapacity < 0)//判断指定容量是否合法
                throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                   initialCapacity);
            if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))//判断加载因子是否合法
                throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                   loadFactor);

            // Find a power of 2 >= initialCapacity
            int capacity = 1;
            while (capacity < initialCapacity)//保证容量为2的n次幂
                capacity <<= 1;

            this.loadFactor = loadFactor;
            threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);//保存HashMap下一次调整大小的值
            table = new Entry[capacity];//Entry是一个静态内部类
            useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
                    (capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
            init();
        }

     //Entry如下,get  set方法

     Entry类的定义为什么这么像一个链表,那么需要我们了HashMap的数据结构是 数组+链表的结构,数组的每个元素后面缀一个链表,为了解决hash冲突问题

    hashMap的数据结构如上图所示,知道了这个,那么对于hashMap的put操作,就很容易明白了 

    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {.
            final K key;
            V value;
            Entry<K,V> next;
            int hash;

            /**
             * Creates new entry.
             */
            Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {//entry是链表结构
                value = v;
                next = n;
                key = k;
                hash = h;
            }

            public final K getKey() {
                return key;
            }

            public final V getValue() {
                return value;
            }

            public final V setValue(V newValue) {
                V oldValue = value;
                value = newValue;
                return oldValue;
            }

            public final boolean equals(Object o) {//判断是否相等,判断依据是key相同,value相同
                if (!(o instanceof Map.Entry))
                    return false;
                Map.Entry e = (Map.Entry)o;
                Object k1 = getKey();
                Object k2 = e.getKey();
                if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
                    Object v1 = getValue();
                    Object v2 = e.getValue();
                    if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                        return true;
                }
                return false;
            }

            public final int hashCode() {//若是key,value不为空返回当前key的hashcode与value的hashcode的异或的值
                return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
                       (value==null ? 0 : value.hashCode());
            }

            public final String toString() {//toString方法
                return getKey() + "=" + getValue();
            }

            /**
             * This method is invoked whenever the value in an entry is
             * overwritten by an invocation of put(k,v) for a key k that's already
             * in the HashMap.
             */
            void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
            }

            /**
             * This method is invoked whenever the entry is
             * removed from the table.
             */
            void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
            }
        }

    指定初始化容量 

     public HashMap(int initialCapacity) {
            this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);//调用 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)方法

                                                                                         //DEFAULT_LOAD_FACTOR为默认加载因子0.75
        } 

    无参构造函数

    public HashMap() {//默认初始容量 及默认加载因子
            this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        }

    根据key得到值

     public V get(Object key) {
            if (key == null)
                return getForNullKey();
            Entry<K,V> entry = getEntry(key);

          return null == entry ? null : entry.getValue();
        }

     final Entry<K,V> getEntry(Object key) {//遍历找到当前的Entry,将他返回
            int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
            for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
                 e != null;
                 e = e.next) {
                Object k;
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            }
            return null;
        }

    static int indexFor(int h, int length) {
            return h & (length-1);//计算entry的分布问题,与index = hash % length相同,当m满足 m=2^n,那么k % m = k & (m-1)
        } 

     得到为空的key

     private V getForNullKey() {
            for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {//遍历
                if (e.key == null)
                    return e.value;
            }
            return null;
        }

    判断是否包含

    public boolean containsKey(Object key) {
            return getEntry(key) != null;//调用getEntry方法
        } 

     put方法

    public V put(K key, V value) {
            if (key == null)
                return putForNullKey(value);
            int hash = hash(key);
            int i = indexFor(hash, table.length);//找到链表所在的数组的位置
            for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//遍历链表找到key对应的位置 ,替换操作
                Object k;
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {// 去除重复的key,若是重复则用新的value替换原来的                                                                                                                //value
                    V oldValue = e.value;
                    e.value = value;
                    e.recordAccess(this);
                    return oldValue;
                }
            }

            modCount++;
            addEntry(hash, key, value, i);//未找到进行新增
            return null;
        }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
            if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {//触发hashMap扩容操作
                resize(2 * table.length);//容量为目前的2倍
                hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
                bucketIndex = indexFor(hash, table.length);//找到数组中当前key的位置
            }

            createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
        }

     扩容操作

    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];//新的数组,size为之前的2倍
            boolean oldAltHashing = useAltHashing;
            useAltHashing |= sun.misc.VM.isBooted() &&
                    (newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
            boolean rehash = oldAltHashing ^ useAltHashing;
            transfer(newTable, rehash);
            table = newTable;
            threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
        }

    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
            int newCapacity = newTable.length;
            for (Entry<K,V> e : table) {//遍历数组
                while(null != e) {//遍历链表
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    if (rehash) {//满足rehash
                        e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);//重新计算hash值
                    }
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);//重新计算节点的位置
                    e.next = newTable[i];//将e节点放大重新计算的数组位置上
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                }
            }
        } 

    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
            Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
            table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);//新增一个节点,新增节点放在table[bucketIndex],并把之前放                                                                                                  //在table[bucketIndex]的节点置为新节点的next
            size++;
        }

    为key为null的赋值value

    private V putForNullKey(V value) {
            for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {//key==null,放在数组的第0位
                if (e.key == null) {
                    V oldValue = e.value;
                    e.value = value;
                    e.recordAccess(this);
                    return oldValue;
                }
            }
            modCount++;
            addEntry(0, null, value, 0);//与put同理
            return null;
        }

    putForCreate

    private void putForCreate(K key, V value) {
            int hash = null == key ? 0 : 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 != null && key.equals(k)))) {
                    e.value = value;
                    return;
                }
            }

            createEntry(hash, key, value, i);
        }

    hash值得算法

    1.8的源码

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

    将hashCode右移16位 再原hashCode进行异或运算,算出key的hash值,这是为了当length比较小的时候,也能保证考虑到高低Bit位都参与到Hash的计算中,同时不会有太大的开销。

    然后计算bucket的位置,h&(table.length-1)这样的操作是和 h%length 相同,当m满足 m=2^n,那么k % m = k & (m-1)

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