摘要：所謂拉鏈法就是將鏈表和數(shù)組相結(jié)合。若遇到哈希沖突，則將沖突的值加到鏈表中即可。在編寫程序中，要盡量避免。
目錄：
0-1. 簡(jiǎn)介
0-2. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析
0-2-1. JDK18之前
0-2-2. JDK18之后
0-3. LinkedList源碼分析
0-3-1. 構(gòu)造方法
0-3-2. put方法
0-3-3. get方法
0-3-4. resize方法
0-4. HashMap常用方法測(cè)試
簡(jiǎn)介
HashMap主要用來存放鍵值對(duì)，它基于哈希表的Map接口實(shí)現(xiàn)，是常用的Java集合之一。與HashTable主要區(qū)別為不支持同步和允許null作為key和value，所以如果你想要保證線程安全，可以使用ConcurrentHashMap代替而不是線程安全的HashTable，因?yàn)镠ashTable基本已經(jīng)被淘汰。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析
JDK1.8之前：
JDK1.8之前HashMap底層是數(shù)組和鏈表結(jié)合在一起使用也就是鏈表散列。HashMap通過key的hashCode來計(jì)算hash值，當(dāng)hashCode相同時(shí)，通過“拉鏈法”解決沖突。
所謂“拉鏈法”就是：將鏈表和數(shù)組相結(jié)合。也就是說創(chuàng)建一個(gè)鏈表數(shù)組，數(shù)組中每一格就是一個(gè)鏈表。若遇到哈希沖突，則將沖突的值加到鏈表中即可。
簡(jiǎn)單來說，JDK1.8之前HashMap由數(shù)組+鏈表組成的，數(shù)組是HashMap的主體，鏈表則是主要為了解決哈希沖突而存在的，如果定位到的數(shù)組位置不含鏈表（當(dāng)前entry的next指向null）,那么對(duì)于查找，添加等操作很快，僅需一次尋址即可；如果定位到的數(shù)組包含鏈表，對(duì)于添加操作，其時(shí)間復(fù)雜度依然為O(1)，因?yàn)樽钚碌腅ntry會(huì)插入鏈表頭部，急需要簡(jiǎn)單改變引用鏈即可，而對(duì)于查找操作來講，此時(shí)就需要遍歷鏈表，然后通過key對(duì)象的equals方法逐一比對(duì)查找.
JDK1.8之后：
相比于之前的版本，jdk1.8在解決哈希沖突時(shí)有了較大的變化，當(dāng)鏈表長(zhǎng)度大于閾值（默認(rèn)為8）時(shí)，將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹，以減少搜索時(shí)間。
類的屬性：
public class HashMap extends AbstractMap implements Map, Cloneable, Serializable {
// 序列號(hào)
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
// 默認(rèn)的初始容量是16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
// 最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默認(rèn)的填充因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 當(dāng)桶(bucket)上的結(jié)點(diǎn)數(shù)大于這個(gè)值時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)成紅黑樹
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 當(dāng)桶(bucket)上的結(jié)點(diǎn)數(shù)小于這個(gè)值時(shí)樹轉(zhuǎn)鏈表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
// 桶中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為紅黑樹對(duì)應(yīng)的table的最小大小
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
// 存儲(chǔ)元素的數(shù)組，總是2的冪次倍
transient Node[] table;
// 存放具體元素的集
transient Set> entrySet;
// 存放元素的個(gè)數(shù)，注意這個(gè)不等于數(shù)組的長(zhǎng)度。
transient int size;
// 每次擴(kuò)容和更改map結(jié)構(gòu)的計(jì)數(shù)器
transient int modCount;
// 臨界值 當(dāng)實(shí)際大小(容量*填充因子)超過臨界值時(shí)，會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容
int threshold;
// 填充因子
final float loadFactor;
}
(1)loadFactor加載因子
loadFactor加載因子是控制數(shù)組存放數(shù)據(jù)的疏密程度，loadFactor越趨近于1，那么 數(shù)組中存放的數(shù)據(jù)(entry)也就越多，也就越密，也就是會(huì)讓鏈表的長(zhǎng)度增加，load Factor越小，也就是趨近于0，
loadFactor太大導(dǎo)致查找元素效率低，太小導(dǎo)致數(shù)組的利用率低，存放的數(shù)據(jù)會(huì)很分散。loadFactor的默認(rèn)值為0.75f是官方給出的一個(gè)比較好的臨界值。
(2)threshold
threshold = capacity * loadFactor，當(dāng)Size>=threshold的時(shí)候，那么就要考慮對(duì)數(shù)組的擴(kuò)增了，也就是說，這個(gè)的意思就是 衡量數(shù)組是否需要擴(kuò)增的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
Node節(jié)點(diǎn)類源碼:
// 繼承自 Map.Entry
static class Node implements Map.Entry {
final int hash;// 哈希值，存放元素到hashmap中時(shí)用來與其他元素hash值比較
final K key;//鍵
V value;//值
// 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
Node next;
Node(int hash, K key, V value, Node next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
// 重寫hashCode()方法
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
// 重寫 equals() 方法
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
樹節(jié)點(diǎn)類源碼:
static final class TreeNode extends LinkedHashMap.Entry {
TreeNode parent; // 父
TreeNode left; // 左
TreeNode right; // 右
TreeNode prev; // needed to unlink next upon deletion
boolean red; // 判斷顏色
TreeNode(int hash, K key, V val, Node next) {
super(hash, key, val, next);
}
// 返回根節(jié)點(diǎn)
final TreeNode root() {
for (TreeNode r = this, p;;) {
if ((p = r.parent) == null)
return r;
r = p;
}
LinkedList源碼分析
構(gòu)造方法
// 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
public More ...HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
// 包含另一個(gè)“Map”的構(gòu)造函數(shù)
public More ...HashMap(Map m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);//下面會(huì)分析到這個(gè)方法
}
// 指定“容量大小”的構(gòu)造函數(shù)
public More ...HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
// 指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
public More ...HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
putMapEntries方法：
final void putMapEntries(Map m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
// 判斷table是否已經(jīng)初始化
if (table == null) { // pre-size
// 未初始化，s為m的實(shí)際元素個(gè)數(shù)
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
// 計(jì)算得到的t大于閾值，則初始化閾值
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
// 已初始化，并且m元素個(gè)數(shù)大于閾值，進(jìn)行擴(kuò)容處理
else if (s > threshold)
resize();
// 將m中的所有元素添加至HashMap中
for (Map.Entry e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
put方法
HashMap只提供了put用于添加元素，putVal方法只是給put方法調(diào)用的一個(gè)方法，并沒有提供給用戶使用。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, i;
// table未初始化或者長(zhǎng)度為0，進(jìn)行擴(kuò)容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// (n - 1) & hash 確定元素存放在哪個(gè)桶中，桶為空，新生成結(jié)點(diǎn)放入桶中(此時(shí)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)是放在數(shù)組中)
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
// 桶中已經(jīng)存在元素
else {
Node e; K k;
// 比較桶中第一個(gè)元素(數(shù)組中的結(jié)點(diǎn))的hash值相等，key相等
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 將第一個(gè)元素賦值給e，用e來記錄
e = p;
// hash值不相等，即key不相等；為紅黑樹結(jié)點(diǎn)
else if (p instanceof TreeNode)
// 放入樹中
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 為鏈表結(jié)點(diǎn)
else {
// 在鏈表最末插入結(jié)點(diǎn)
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 到達(dá)鏈表的尾部
if ((e = p.next) == null) {
// 在尾部插入新結(jié)點(diǎn)
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 結(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到閾值，轉(zhuǎn)化為紅黑樹
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
// 跳出循環(huán)
break;
}
// 判斷鏈表中結(jié)點(diǎn)的key值與插入的元素的key值是否相等
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 相等，跳出循環(huán)
break;
// 用于遍歷桶中的鏈表，與前面的e = p.next組合，可以遍歷鏈表
p = e;
}
}
// 表示在桶中找到key值、hash值與插入元素相等的結(jié)點(diǎn)
if (e != null) {
// 記錄e的value
V oldValue = e.value;
// onlyIfAbsent為false或者舊值為null
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
//用新值替換舊值
e.value = value;
// 訪問后回調(diào)
afterNodeAccess(e);
// 返回舊值
return oldValue;
}
}
// 結(jié)構(gòu)性修改
++modCount;
// 實(shí)際大小大于閾值則擴(kuò)容
if (++size > threshold)
resize();
// 插入后回調(diào)
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
get方法
public V get(Object key) {
Node e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node getNode(int hash, Object key) {
Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 數(shù)組元素相等
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 桶中不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)
if ((e = first.next) != null) {
// 在樹中g(shù)et
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
// 在鏈表中g(shù)et
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
resize方法
進(jìn)行擴(kuò)容，會(huì)伴隨著一次重新hash分配，并且會(huì)遍歷hash表中所有的元素，是非常耗時(shí)的。在編寫程序中，要盡量避免resize。
final Node[] resize() {
Node[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
// 超過最大值就不再擴(kuò)充了，就只好隨你碰撞去吧
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 沒超過最大值，就擴(kuò)充為原來的2倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else {
signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 計(jì)算新的resize上限
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
// 把每個(gè)bucket都移動(dòng)到新的buckets中
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
Node loHead = null, loTail = null;
Node hiHead = null, hiTail = null;
Node next;
do {
next = e.next;
// 原索引
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原索引放到bucket里
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 原索引+oldCap放到bucket里
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
HashMap常用方法測(cè)試
package map;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Set;
public class HashMapDemo {
public static void main(String[] args) {
HashMap map = new HashMap();
// 鍵不能重復(fù)，值可以重復(fù)
map.put("san", "張三");
map.put("si", "李四");
map.put("wu", "王五");
map.put("wang", "老王");
map.put("wang", "老王2");// 老王被覆蓋
map.put("lao", "老王");
System.out.println("-------直接輸出hashmap:-------");
System.out.println(map);
/**
* 遍歷HashMap
*/
// 1.獲取Map中的所有鍵
System.out.println("-------foreach獲取Map中所有的鍵:------");
Set keys = map.keySet();
for (String key : keys) {
System.out.print(key+" ");
}
System.out.println();//換行
// 2.獲取Map中所有值
System.out.println("-------foreach獲取Map中所有的值:------");
Collection values = map.values();
for (String value : values) {
System.out.print(value+" ");
}
System.out.println();//換行
// 3.得到key的值的同時(shí)得到key所對(duì)應(yīng)的值
System.out.println("-------得到key的值的同時(shí)得到key所對(duì)應(yīng)的值:-------");
Set keys2 = map.keySet();
for (String key : keys2) {
System.out.print(key + "：" + map.get(key)+" ");
}
/**
* 另外一種不常用的遍歷方式
*/
// 當(dāng)我調(diào)用put(key,value)方法的時(shí)候，首先會(huì)把key和value封裝到
// Entry這個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類對(duì)象中，把Entry對(duì)象再添加到數(shù)組中，所以我們想獲取
// map中的所有鍵值對(duì)，我們只要獲取數(shù)組中的所有Entry對(duì)象，接下來
// 調(diào)用Entry對(duì)象中的getKey()和getValue()方法就能獲取鍵值對(duì)了
Set> entrys = map.entrySet();
for (java.util.Map.Entry entry : entrys) {
System.out.println(entry.getKey() + "--" + entry.getValue());
}
/**
* HashMap其他常用方法
*/
System.out.println("after map.size()："+map.size());
System.out.println("after map.isEmpty()："+map.isEmpty());
System.out.println(map.remove("san"));
System.out.println("after map.remove()："+map);
System.out.println("after map.get(si)："+map.get("si"));
System.out.println("after map.containsKey(si)："+map.containsKey("si"));
System.out.println("after containsValue(李四)："+map.containsValue("李四"));
System.out.println(map.replace("si", "李四2"));
System.out.println("after map.replace(si, 李四2):"+map);
}
}
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