HashMap在JDK7與JDK8中的實現(xiàn)過程解析
HashMap的實現(xiàn)原理
首先有一個每個元素都是鏈表（可能表述不準確）的數組，當添加一個元素（key-value）時，就首先計算元素key的hash值，以此確定插入數組中的位置，但是可能存在同一hash值的元素已經被放在數組同一位置了，這時就添加到同一hash值的元素的后面，他們在數組的同一位置，但是形成了鏈表，同一各鏈表上的Hash值是相同的，所以說數組存放的是鏈表。而當鏈表長度太長時，鏈表就轉換為紅黑樹，這樣大大提高了查找的效率。 當鏈表數組的容量超過初始容量的0.75時，再散列將鏈表數組擴大2倍，把原鏈表數組的搬移到新的數組中
即HashMap的原理圖是：
現(xiàn)在我來分析下JDK7與JDK8中HashMap的實現(xiàn)過程。
JDK7中的HashMap
HashMap底層維護一個數組，數組中的每一項都是一個Entry
transient Entry<K,V>[] table;
我們向 HashMap 中所放置的對象實際上是存儲在該數組當中；
而Map中的key，value則以Entry的形式存放在數組中
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;
而這個Entry應該放在數組的哪一個位置上（這個位置通常稱為位桶或者hash桶，即hash值相同的Entry會放在同一位置，用鏈表相連），是通過key的hashCode來計算的。
final int hash(Object k) {
int h = 0;
h ^= k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
通過hash計算出來的值將會使用indexFor方法找到它應該所在的table下標：
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
這個方法其實相當于對table.length取模。
當兩個key通過hashCode計算相同時，則發(fā)生了hash沖突(碰撞)，HashMap解決hash沖突的方式是用鏈表。
當發(fā)生hash沖突時，則將存放在數組中的Entry設置為新值的next（這里要注意的是，比如A和B都hash后都映射到下標i中，之前已經有A了，當map.put(B)時，將B放到下標i中，A則為B的next，所以新值存放在數組中，舊值在新值的鏈表上）
示意圖：
所以當hash沖突很多時，HashMap退化成鏈表。
總結一下map.put后的過程：
當向 HashMap 中 put 一對鍵值時，它會根據 key的 hashCode 值計算出一個位置， 該位置就是此對象準備往數組中存放的位置。
如果該位置沒有對象存在，就將此對象直接放進數組當中；如果該位置已經有對象存在了，則順著此存在的對象的鏈開始尋找(為了判斷是否是否值相同，map不允許<key,value>鍵值對重復)， 如果此鏈上有對象的話，再去使用 equals方法進行比較，如果對此鏈上的每個對象的 equals 方法比較都為 false，則將該對象放到數組當中，然后將數組中該位置以前存在的那個對象鏈接到此對象的后面。
值得注意的是，當key為null時，都放到table[0]中
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
當size大于threshold時，會發(fā)生擴容。 threshold等于capacity*load factor
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
jdk7中resize，只有當 size>=threshold并且 table中的那個槽中已經有Entry時，才會發(fā)生resize。即有可能雖然size>=threshold，但是必須等到每個槽都至少有一個Entry時，才會擴容。還有注意每次resize都會擴大一倍容量
JDK8中的HashMap
一直到JDK7為止，HashMap的結構都是這么簡單，基于一個數組以及多個鏈表的實現(xiàn)，hash值沖突的時候，就將對應節(jié)點以鏈表的形式存儲。
這樣子的HashMap性能上就抱有一定疑問，如果說成百上千個節(jié)點在hash時發(fā)生碰撞，存儲一個鏈表中，那么如果要查找其中一個節(jié)點，那就不可避免的花費O(N)的查找時間，這將是多么大的性能損失。這個問題終于在JDK8中得到了解決。再最壞的情況下，鏈表查找的時間復雜度為O(n),而紅黑樹一直是O(logn),這樣會提高HashMap的效率。
JDK7中HashMap采用的是位桶+鏈表的方式，即我們常說的散列鏈表的方式，而JDK8中采用的是位桶+鏈表/紅黑樹（有關紅黑樹請查看紅黑樹）的方式，也是非線程安全的。當某個位桶的鏈表的長度達到某個閥值的時候，這個鏈表就將轉換成紅黑樹。
JDK8中，當同一個hash值的節(jié)點數不小于8時，將不再以單鏈表的形式存儲了，會被調整成一顆紅黑樹（上圖中null節(jié)點沒畫）。這就是JDK7與JDK8中HashMap實現(xiàn)的最大區(qū)別。
接下來，我們來看下JDK8中HashMap的源碼實現(xiàn)。
JDK中Entry的名字變成了Node，原因是和紅黑樹的實現(xiàn)TreeNode相關聯(lián)。
transient Node<K,V>[] table;
當沖突節(jié)點數不小于8-1時，轉換成紅黑樹。
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
以put方法在JDK8中有了很大的改變
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<K,V>[] tab;
Node<K,V> p;
int n, i;
//如果當前map中無數據，執(zhí)行resize方法。并且返回n
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//如果要插入的鍵值對要存放的這個位置剛好沒有元素，那么把他封裝成Node對象，放在這個位置上就完事了
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//否則的話，說明這上面有元素
else {
Node<K,V> e; K k;
//如果這個元素的key與要插入的一樣，那么就替換一下，也完事。
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//1.如果當前節(jié)點是TreeNode類型的數據，執(zhí)行putTreeVal方法
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//還是遍歷這條鏈子上的數據，跟jdk7沒什么區(qū)別
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//2.完成了操作后多做了一件事情，判斷，并且可能執(zhí)行treeifyBin方法
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;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) //true || --
e.value = value;
//3.
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//判斷閾值，決定是否擴容
if (++size > threshold)
resize();
//4.
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
treeifyBin()就是將鏈表轉換成紅黑樹。
之前的indefFor()方法消失 了，直接用(tab.length-1)&hash，所以看到這個，代表的就是數組的下角標。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
Reference：
1. http://www.tuicool.com/articles/Yruqiye
3. https://segmentfault.com/a/1190000003617333
4. http://blog.csdn.net/q291611265/article/details/46797557
到此這篇關于HashMap在JDK7與JDK8中的實現(xiàn)原理解析的文章就介紹到這了,更多相關JDK7與JDK8中HashMap的實現(xiàn)內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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