Java中HashMap的工做機制

Java中HashMap的工做機制

 

如今不少的Java程序員都會把HashMap看成一個熱門話題，今天我也來講一說Hashmap。

我假設你對HashMap感興趣，另外我認爲你已經瞭解了HashMap的基礎，這裏我就再也不贅述HashMap是個什麼東東.

目錄：

一、一句話回答

二、什麼是哈希

三、關於Entry類的一點介紹

四、put()方法實際上作了什麼

五、get()方法內部工做機制

六、注意點

一句話回答

若是任何人讓我描述一下HashMap的工做機制的話，我就簡單的回答：「基於Hash的規則」。這句話很是簡單，可是要理解這句話以前，首先咱們得了解什麼是哈希，不是麼？

什麼是哈希

哈希簡單的說就是對變量/對象的屬性應用某種算法後獲得的一個惟一的串，用這個串來肯定變量/對象的惟一性。一個正確的哈希函數必須遵照這個準則。

當哈希函數應用在相同的對象或者equal的對象的時候，每次執行都應該返回相同的值。換句話說，兩個相等的對象應該有相同的hashcode。

注：全部Java對象都從Object類繼承了一個默認的hashCode()方法。這個方法將對象在內存中的地址做爲整數返回，這是一個很好的hash實現，他確保了不一樣的對象擁有不一樣的hashcode。

關於Entry類的一點介紹

一個map的定義是：一個映射鍵（key）到值（value）的對象。很是簡單對吧。

因此，在HashMap中必定有必定的機制來存儲這些鍵值對。使得，HashMap有一個內部類Entry，看起來像這樣。

 staticclass Entry<K,V>implementsMap.Entry<K,V> {   final K key;           V value;           Entry<K,V> next;   finalint hash;           ...//More code goes here  } 

固然，Entry類有屬性用來存儲鍵值對映射。key被final標記，除了key和value，咱們還能看到兩個變量next和hash。接下來咱們試着理解這些變量的含義。

put()方法實際上作了什麼

再進一步看put方法的實現以前，咱們有必要看一看Entry實例在數組中的存儲，HashMap中是這樣定義的：

 /**       * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.       */ transientEntry[] table; 

如今再來看put方法的實現。

 /**  * Associates the specified value with the specified key in this map.  * If the map previously contained a mapping for the key, the old  * value is replaced.  *  * @param key key with which the specified value is to be associated  * @param value value to be associated with the specified key  * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or  *&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.  *&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map  *&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)  */ public V put(K key, V value) {   if (key == null)   returnputForNullKey(value);   int hash = hash(key.hashCode());   inti = 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.equals(k))) {   V oldValue = e.value;   e.value = value;   e.recordAccess(this);   returnoldValue;   }   }   modCount++;   addEntry(hash, key, value, i);   returnnull;   } 

讓咱們一步一步的看

首先，檢查key是否爲null，若是key是null值被存在table[0]的位置，由於null的hashcode始終爲0接下來，經過key的hashCode()方法計算了這個key的hash值，這個hash值被用來計算存儲Entry對象的數組中的位置。JDK的設計者假設會有一些人可能寫出很是差的hashCode()方法，會出現一些很是大或者很是小的hash值。爲了解決這個問題，他們引入了另一個hash函數，接受對象的hashCode()，並轉換到適合數組的容量大小。

接着是indexFor(hash,table,length)方法，這個方法計算了entry對象存儲的準確位置。

接下來就是主要的部分，咱們都知道兩個不相等的對象可能擁有過相同的hashCode值，兩個不一樣的對象是怎麼存儲在相同的位置[叫作bucket]呢？

答案是LinkedList。若是你記得，Entry類有一個next變量，這個變量老是指向鏈中的下一個變量，這徹底符合鏈表的特色。

因此，在發生碰撞的時候，entry對象會被以鏈表的形式存儲起來，當一個Entry對象須要被存儲的時候，hashmap檢查該位置是否已近有了一個entry對象，若是沒有就存在那裏，若是有了就檢查她的next屬性，若是是空，當前的entry對象就做爲已經存儲的entry對象的下一個節點，依次類推。

若是咱們給已經存在的key存入另外一個value會怎麼樣的？邏輯上，舊的值將被替換掉。在檢測了Entry對象的存儲位置後，hashmap將會遍歷那個位置的entry鏈表，對每個entry調用equals方法，這個鏈表中的全部對象都具備相同的hashCode()而equals方法都不等。若是發現equals方法有相等的就執行替換。

在這種方式下HashMap就能保證key的惟一性。

get方法的工做機制

如今咱們已經瞭解了HashMap中存儲鍵值對的機制。下一個問題是：怎樣從一個HashMap中查詢結果。

其實邏輯跟put是同樣的，若是傳入的key有匹配就將該位置的value返回，若是沒有就返回null.

 /**  * Returns the value to which the specified key is mapped,  * or {@code null} if this map contains no mapping for the key.  *  * <p>More formally, if this map contains a mapping from a key  * {@code k} to a value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :  * key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise  * it returns {@code null}.&nbsp; (There can be at most one such mapping.)  *  * <p>A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i> * indicate that the map contains no mapping for the key; it's also  * possible that the map explicitly maps the key to {@code null}.  * The {@link #containsKeycontainsKey} operation may be used to  * distinguish these two cases.  *  * @see #put(Object, Object)  */ public V get(Object key) {   if (key == null)   returngetForNullKey();   int hash = hash(key.hashCode());   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.equals(k)))   returne.value;   }   returnnull;   } 

上面的代碼看起來跟put()方法很像，除了if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))。

注意點

存儲Entry對象的數據結構是一個叫作Entry類型的table數組。

數組中一個特定的索引位置稱爲bucket,由於它能夠容納一個LinkedList的第一個元素的對象。

Key對象的hashCode()須要用來計算Entry對象的存儲位置。

Key對象的equals()方法須要用來維持Map中對象的惟一性。

get()和put()方法跟Value對象的hashCode和equals方法無關。

null的hashCode老是0，這樣的Entry對象老是被存儲在數組的第一個位置