Java_HashMap底层机制与原码解读

1)Map接口的常用实现类:HashMap,Hashtable和Properties

2)HashMap是以Map接口使用频率最高的实现类

3)HashMap是以key-val 对的方式来存储数据

4)key不能重复,但是是值可以重复,允许使用null键和null值

5)如果添加相同的key,则会覆盖原来的key-val,等同于修改(key会替换,val不会替换)

6)与HashSet一样,不保证映射的顺序,因为底层是以hash表的方式存储的

7)HashMap没有实现同步,因此是线程不安全的 (方法没有synchronized)

HashMap底层机制及原码剖析:

扩容机制(与HashSet相同):

1)HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null

2)当创建对象时,将加载因子(loadfactor)初始化为0.75

3)当添加key-val 时,通过key的哈希值得到在table 的索引.然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素则直接添加,如果该索引处有元素,继续判断该元素的key是否和准备加入的key 相等,如果相等,则直接替换val ,如果不相等需要判断是树结构还是链表结构,做出相应处理.如果添加时发现容量不够,则需要扩容

4)第一次添加,则需要扩容table 容量为16,临界值(threshold)为12.

5)以后再扩容,则需要扩容table 容量为原来的两倍,即32; 临界值为原来的两倍,即24,依次类推.

6)在java8中,如果一条链表的元素个数超过TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且table 的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)

package com.MapStu_.Map_;import java.util.HashMap;
@SuppressWarnings({"all"})
public class HashMapSource {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap();map.put("java",10);//ojbkmap.put("php",10);//ojbkmap.put("java",20);//不ojbk,value会被替换System.out.println("map=" + map);//map={java=20, php=10}/*HashMap源码解读:1.进入构造器,初始化加载因子public HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75}//HashMap$Node table = null2.执行put(),调用hash()public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}//k = "java" value = 10执行hash(key),得到哈希值static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}3.执行putVal() (核心方法)final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//辅助变量//如果底层的table 数组为null, 或者 length =0 , 就扩容到16if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;//取出hash值对应的table的索引位置的Node, 如果为null, 就直接把加入的k-v//, 创建成一个 Node ,加入该位置即可if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;//辅助变量// 如果table的索引位置的key的hash相同和新的key的hash值相同，// 并 满足(table现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象  || equals返回真)// 就认为不能加入新的k-vif (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的table的已有的Node 是红黑树，就按照红黑树的方式处理e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//如果找到的结点，后面是链表，就循环比较for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表，没有和他相同,就加到该链表的最后p.next = newNode(hash, key, value, null);//加入后，判断当前链表的个数，是否已经到8个，到8个，后//就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同,就break,就只是替换value((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value; //替换，key对应valueafterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;//每增加一个Node ,就size++if (++size > threshold[12-24-48])//如size > 临界值，就扩容resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}4. 关于树化(转成红黑树)//如果table 为null ,或者大小还没有到 64，暂时不树化，而是进行扩容.//否则才会真正的树化 -> 剪枝final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)resize();}*/}
}

HashMap扩容树化验证:

package com.hspedu.map_;import java.util.HashMap;
import java.util.Objects;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashMapSource2 {public static void main(String[] args) {HashMap hashMap = new HashMap();for(int i = 1; i <= 12; i++) {hashMap.put(i, "hello");}hashMap.put("aaa", "bbb");System.out.println("hashMap=" + hashMap);//12个 k-v//布置一个任务，自己设计代码去验证，table 的扩容//0 -> 16(12) -> 32(24) -> 64(64*0.75=48)-> 128 (96) ->//自己设计程序，验证-》 增强自己阅读源码能力. 看别人代码.}
}class A  {private int num;public A(int num) {this.num = num;}//所有的A对象的hashCode都是100
//    @Override
//    public int hashCode() {
//        return 100;
//    }@Overridepublic String toString() {return "\nA{" +"num=" + num +'}';}
}