深刻分析HashMap

本文基於jdk1.8

HashMap特色：

 

HashMap具體方法分析：

　　put方法分析：

　　執行流程圖：

　　　

　　

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true); } /** * Implements Map.put and related methods * * @param hash hash for key * @param key the key * @param value the value to put * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value * @param evict if false, the table is in creation mode. * @return previous value, or null if none */ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //若是鏈表數組爲空或者長度爲0，則擴容· if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; //根據hash值找到要插入元素的位置i，若tab[i]爲空，則直接插入元素 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node<K,V> e; K k; //若是tab[i]鏈表第一個元素與要插入的元素相等，則直接覆蓋 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; //若是tab[i]鏈表第一個元素與要插入的元素不相等，且第一個元素爲樹節點，則把要插入的節點插入到紅黑樹中 else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); //若是不是上兩種狀況，則依次與鏈表剩下的元素進行比較，若找到key值相同的元素則覆蓋，不然在鏈表尾部插入新節點 else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); //若是鏈表長度大於8，則將鏈表轉換成紅黑樹 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) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount;//將記錄修改HashMap的modCount加1 //若是加入元素後size>threshold，則進行擴容 if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; } 

 

 

 

　

public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

    /**
     * Implements Map.get and related methods
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @return the node, or null if none
     */
    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        //若是鏈表數組tab不爲空，且長度不爲0，且根據hash值所肯定的tab[i]鏈表不爲空，則進行判斷
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            //若是tab[i]鏈表的第一個元素就是要取的元素則返回
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                //若是要查找的元素不是鏈表的第一個元素，且第一個元素是樹節點，則進入樹中進行查找
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                //若是不是上兩種狀況，則在剩下的鏈表結點進行查找
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }
                                                                                    

 

　　

 1 public V remove(Object key) {
 2         Node<K,V> e;
 3         return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
 4             null : e.value;
 5     }
 6 
 7     /**
 8      * Implements Map.remove and related methods
 9      *
10      * @param hash hash for key
11      * @param key the key
12      * @param value the value to match if matchValue, else ignored
13      * @param matchValue if true only remove if value is equal
14    // matchValue 做用：區別remove(Key key)與remove(Key key,Value value) 若是matchValue爲false，remove(Key key)則刪除與key值相等的節點，不然不刪除
15      * @param movable if false do not move other nodes while removing
16      * @return the node, or null if none
17      */
18     final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
19                                boolean matchValue, boolean movable) {
20         Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
21         //這幾組語句在於查找要刪除的節點，與get方法相似
22         if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
23             (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
24             Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
25             if (p.hash == hash &&
26                 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
27                 node = p;
28             else if ((e = p.next) != null) {
29                 if (p instanceof TreeNode)
30                     node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
31                 else {
32                     do {
33                         if (e.hash == hash &&
34                             ((k = e.key) == key ||
35                              (key != null && key.equals(k)))) {
36                             node = e;
37                             break;
38                         }
39                         p = e;
40                     } while ((e = e.next) != null);
41                 }
42             }
43             //metchValue的做用，刪除操做
44             if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
45                                  (value != null && value.equals(v)))) {
46                 if (node instanceof TreeNode)
47                     ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
48                 else if (node == p)
49                     tab[index] = node.next;
50                 else
51                     p.next = node.next;
52                 ++modCount;//將記錄修改HashMap的值加1
53                 --size;
54                 afterNodeRemoval(node);
55                 return node;
56             }
57         }
58         return null;
59     }
60             

　　hash()算法分析：

　　源碼：

　　

1 static final int hash(Object key) {
2         int h;
3         return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
4     }

 

　　一個較好的hash算法就是讓全部的對象中的值都體現用處，hashCode（）已經知足了這點，而咱們在hashCode（）的基礎上設置新的hash算法時也要體現這一點，如何體現這一點，就是充分利用hashCode（）的結果的全部位。

 

　  HashMap中的hash（）方法中，hash值爲，key的hashCode值與將其無符號右移16位後進行異或運算。做用：key的hashCode全部位都參與了運算，下降了節點碰撞率。

　　而用hash值與鏈表數組的長度-1進行相與得到節點的索引值，這樣獲得的結果與用hash值除以鏈表數組長度（取模運算）所獲得的結果是同樣的，而且與運算性能更高，前提是數組的長度必須是2的n次方。只有在這種狀況下，取模運算才能轉化位爲與運算。

　　

　　更新：看過別的博主對hash算法的分析，他們都是從驗證，從舉例的角度來論述hash算法的優劣。在《算法4》中，肯定哈希表中各節點的位置，用的是取模運算。對於取模運算，各個節點落到各個桶的位置是等機率的（固然前提是各個節點的取值也是隨機的，等機率的），HashMap中實現的hash算法（與數組的長度-1進行與運算，）本質上也是取模運算。

　　例子：對於長度爲16的數組，數組長度減一的二進制序列爲0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111,用它和一個數值進行與運算做用和取模運算是殊途同歸，惟一不一樣的是1，取模運算時用的是key的hashCode值，進行與運算時先將keyCode值的高低16位進行異或運算，用其結果進行進行與運算，這樣key的hashCode的全部位的信息又獲得了運用。符合優秀哈希算法的規則。

 

 

HashMap與Hashtable的比較：

 

HashMap的使用場景: