HashMap原理總結

 

　　來總結一下HashMap的原理

1.HashMap當中有一個內部類，它叫Node,而後這個Node呢，它實際上是實現了Map.Entry接口，這個接口當中有幾個抽象的方法和幾個具體的方法。其中Map.Entry<K,V>是一個泛型的元組。

2.Map.Entry接口中有以下抽象方法：

• getKey()
• getValue()
• setValue()
• hashCode()
• equals

3.Node的私有變量以下：

• hash
• key
• value
• Next node

其中HashMap的核心是hashcode的生成算法，hashCode的生成算法以下：

 Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);

它是先經過獲得Key和value的hashcode，而後對2個值進行異或操做後獲得的值。

其中Object.hashCode是一個native的方法。

    public native int hashCode();

其中Node的equals方法，傳入的對象是object,只有當object的類型是map.entry而且，當前對象的key和value都和傳入的key,value一致，那樣纔會返回相等。

下面的這個方法，是計算hash值的方法。它是經過key去計算，而後把拿到的hashcode和它右移16位的結果進行異或操做，具體回頭再看爲何，我也不知道。

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

hashMap裏面還有一個entrySet的成員變量，它是一個set 的集合，這裏面的transient關鍵字不太懂，回頭再看看。

   transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

HashMap裏面有一個很是重要的方法，叫作putVal()方法。這算是裏面最核心的一個方法了，弄懂了這個方法，80%的HashMap相關的知識都能弄懂了

首先是有2個Node的聲明，一個是tab,一個是p.

Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

下面咱們來解析一下PutVal方法，若是table爲空，或者table的長度爲0，重置table的長度。

if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;

首先是下面的代碼會利用到上面的代碼，n得出了一個結果，那就是resize()後的結果，下面的n-1就是「」最後「」一個元素

        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

下面的代碼就是上面的tabl[x]裏面的邏輯，這裏面用到了按位與的一個運算：爲何要這麼作？不知道。

來作一個小小的補充，這裏要先複習一下按位與的結果操做，何時獲取什麼值，若是hash是一個負數，那又是什麼狀況呢？

 

(n - 1) & hash

我猜測的是，若是「」找到的「」元素爲null,那麼新建一個node元素。而且這個node元素的next爲空。不然執行else裏面的邏輯。

----------------------------------------我是分割線---------------------------------------------

首先putVal方法會去計算這個key的hash值。

首先我以爲要明白hash算法的真諦，網上找的這句話，說得不錯：要找到散列爲同一個值的兩個不一樣的輸入，在計算上是不可能的，因此數據的哈希值能夠檢驗數據的完整性。

當第一次進入putval方法的時候，table是空的，因此確定要進行一個resize操做，不光是table,連threshold都是0，全部的東西都未能初始化的狀況下，這個時候，應該進入以下邏輯：

newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);

這個時候，newCapicity的話就變成了初始值16，newThr變成了初始化的Threhold,若是是這種狀況下的話，就會新建一個長度爲16的Node<K,V>[]數組，最後返回newTable,注意，resize操做的返回對象。

   Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];

在下面的例子中，hash值是一個很是大的值，換算成2進制，它是32位長度的一個2進制，用按位與的操做是最快的，由於計算機內部結構就是二進制的。

 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

 注意！！！它先填充的是tab[10]的內容，也就是說，並無從0開始填充，這是違背咱們直覺的一件事情。

 

 

而後讓modCount++,

最後，若是負載因子小於size,那麼，hashmap會自動擴容。

        if (++size > threshold)
            resize();

隨後執行afterNodeInsertion方法，這個方法在Hashmap當中是一個空的方法，API裏面介紹的是爲LinkedHashMap所用，因此這裏再也不作討論。還有注意下，若是是新建的hashMap第一次putval,那麼它的返回值爲null.

 要注意一點，新建一個HashMap，它並非獨立存在的，在你把你的key添加進去以前，它還會添加很是多的其餘的KEY，也就是咱們所說的：系統路徑，因此最後得出的結果就是，若是你是一個新的HashMap,那麼，你添加了一個KEY，確定這裏面不止一個KEY。

 你們能夠觀察到，當SIZE=13的時候，

實際上是自動進入了resize這個方法的，你看我斷點都進來了。這就證實了hashmap的自動擴容機制。

 

 那麼爲何會有這麼多的Node被添加進來呢？緣由只有一個，就是咱們用idea啓動項目的時候，一些類實際上是用到了HashMap的，它優於咱們調試的時候進入的HashMap,因此剛纔你們纔會看到那麼多的節點被添加到hashMap當中去。

 當我把在putVal上的斷點去掉之後，就進入了以下代碼塊，驗證了個人猜測。

 

另外還有一個頗有趣現象，我用單元測試，新建了一個HashMap,結果。。。你發現沒有，jdk裏面已經填充了4項了，原來，咱們認爲的Hashmap，有多少項，就add多少項的觀點實際上是錯誤的！！！

下面咱們再來看看以下代碼，傳入的hash和以前的hash進行對比，這裏面可能你們有一些迷糊，固然包括我也看不懂，不過從這裏能夠獲取一個很是重要的信息，這麼作的方式就是爲了不一個hashmap鍾可能出現「相同」的hash對象，我是這麼理解的，若是有高人，能夠來解釋下爲何這樣。

        if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;

下面的代碼也很明白了，若是不是上面都 ，那麼若是是樹節點，那麼就執行下面的邏輯，此處再也不深究。

  else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

下面的代碼的含義是，若是p.next爲空的話，那麼新建一個節點，並追加到尾部，這種狀況，就是當p指向最後一個節點的時候纔會出現的狀況。

                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        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;
                }

後面的代碼有點感受太難啃了，先暫時就這樣吧，今天的HashMap分析得還不太完整，而且不太合理，但願你們能多提寶貴建議。