心得技巧
html5HTML/XhtmlCSSXML/XSLTDreamweaver教程Frontpage教程心得技巧

007Java集合006详解HashMap

发布时间：2022-07-04 发布网站：脚本宝典
脚本宝典收集整理的这篇文章主要介绍了007Java集合006详解HashMap，脚本宝典觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。

注意：本文基于JDK1.8进行记录。

1 简介

不允许插入key值相同的元素，允许插入null的key值。

底层由数组、链表、红黑树组成，数组中存储链表或红黑树，将一个key到value的映射作为一个元素，不能保证插入顺序和输出顺序一致。

线程不安全。

2 扩容机制

数组结构会有容量的概念，HashMap的默认容量为16，默认负载因子是0.75，表示当插入元素后个数超出长度的0.75倍时会进行扩增，默认扩容增量是1，所以扩增后容量为2倍。

最好指定初始容量值，避免过多的进行扩容操作而浪费时间和效率。

3 方法说明

3.1 构造方法

1 // 指定长度和负载因子的构造器。
2 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
3 // 指定长度的构造器，使用默认负载因子。
4 public HashMap(int initialCapacity);
5 // 空参构造器，使用默认负载因子。
6 public HashMap();
7 // 传入了一个集合的构造器，使用默认负载因子，添加指定集合。
8 public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m);

3.2 常用方法

 1 // 获取个数。
 2 public int size();
 3 // 判断是否为空。
 4 public boolean isEmpty();
 5 // 根据key获取value，不存在会返回null。
 6 public V get(Object key);
 7 // 设置key和value键值对，返回原value，不存在会返回null。
 8 public V put(K key, V value);
 9 // 根据key删除键值对，返回原value，不存在会返回null。
10 public V remove(Object key);
11 // 清除所有元素。
12 public void clear();

4 源码分析

4.1 属性

静态属性：

 1 // 默认容量为16，是2的整数次幂。
 2 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
 3 // 最大容量是2的30次方，传入容量过大将被这个值替换。
 4 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
 5 // 默认负载因子为0.75。
 6 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
 7 // 树化阈值为8，链表中元素的个数超过8时会转换为红黑树
 8 static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
 9 // 反树化阈值为6，红黑树中元素的个数小于6时会转换为链表。
10 static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
11 // 树化时哈希表最小的容量为64。为了避免冲突，该值至少为树化阈值和4的乘积。
12 static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

普通属性：

 1 // 数组，用于存储链表和红黑树。
 2 transient Node<K,V>[] table;
 3 // 存储key和value键值对的集合。
 4 transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
 5 // 键值对的个数。
 6 transient int size;
 7 // 修改次数，用于快速失败机制。
 8 transient int modCount;
 9 // 扩容阈值。
10 int threshold;
11 // 负载因子。
12 final float loadFactor;

4.2 工具方法

 1 // 根据key的hashCode重新计算hash值。
 2 static final int hash(Object key) {
 3     int h;
 4     return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
 5 }
 6 // 根据长度计算阈值。
 7 static final int tableSizeFor(int cap) {
 8     int n = cap - 1;
 9     n |= n >>> 1;
10     n |= n >>> 2;
11     n |= n >>> 4;
12     n |= n >>> 8;
13     n |= n >>> 16;
14     return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
15 }

4.3 构造方法

 1 // 指定长度和负载因子的构造器。
 2 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
 3     if (initialCapacity < 0)
 4         throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
 5     if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
 6         initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
 7     if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
 8         throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);
 9     this.loadFactor = loadFactor;
10     // 根据长度设置阈值。
11     this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
12 }
13 // 指定长度的构造器，使用默认负载因子。
14 public HashMap(int initialCapacity) {
15     this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
16 }
17 // 空参构造器，使用默认负载因子。
18 public HashMap() {
19     this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
20 }
21 // 传入了一个集合的构造器，使用默认负载因子，添加指定集合。
22 public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
23     this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
24     putMapEntries(m, false);
25 }

4.4 常用方法

  1 // 获取个数。
  2 public int size() {
  3     return size;
  4 }
  5 // 判断是否为空。
  6 public boolean isEmpty() {
  7     return size == 0;
  8 }
  9 // 根据key获取value，不存在会返回null。
 10 public V get(Object key) {
 11     Node<K,V> e;
 12     return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
 13 }
 14 // 根据key获取节点。
 15 final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
 16     // 节点数组tab，数组首节点first，目标节点e，数组长度n，目标节点key值k。
 17     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
 18     // 赋值并判断，如果数组已初始化，并且数组首节点不为空，才获取元素。
 19     if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
 20         // 判断数组首节点的key和value是否满足，满足则返回数组首节点。
 21         if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 22             return first;
 23         // 数组首节点不满足，赋值并遍历链表和红黑树。
 24         if ((e = first.next) != null) {
 25             // 如果是红黑树节点，则通过红黑树节点方式查询。
 26             if (first instanceof TreeNode)
 27                 return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
 28             // 如果是链表节点，则遍历链表节点查询。
 29             do {
 30                 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 31                     return e;
 32             } while ((e = e.next) != null);
 33         }
 34     }
 35     return null;
 36 }
 37 // 设置key和value键值对，返回原value，不存在会返回null。
 38 public V put(K key, V value) {
 39     return putVal(hash(key), key, value, false, true);
 40 }
 41 // 设置key和value键值对，返回原value，不存在会返回null。
 42 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
 43     // 节点数组tab，指针节点p，数组长度n，数组位置i。
 44     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
 45     // 赋值并判断，如果数组未初始化，则初始化数组。
 46     if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
 47         n = (tab = resize()).length
 48     // 如果数组已初始化，并且指针节点不存在，则创建新节点存储key和value。
 49     if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
 50         tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
 51     // 如果数组已初始化，并且指针节点存在，则查找key值相同节点并替换value。
 52     else {
 53         // 目标节点e，目标节点key值k。
 54         Node<K,V> e; K k;
 55         // 判断指针节点的key和value是否满足，满足则将指针节点作为目标节点。
 56         if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 57             e = p;
 58         // 指针节点不满足，并且是红黑树节点，遍历红黑树并返回目标节点。
 59         else if (p instanceof TreeNode)
 60             e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
 61         // 指针节点不满足，并且是链表节点，遍历链表并返回目标节点。
 62         else {
 63             // 记录链表节点个数并遍历链表。
 64             for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
 65                 // 将下一节点作为目标节点，不存在则表示遍历完成且不存在目标节点。
 66                 if ((e = p.next) == null) {
 67                     // 创建新节点存储key和value。
 68                     p.next = newNode(hash, key, value, null);
 69                     // 如果新增后链表节点个数超过树化阈值，则尝试进行树化操作。
 70                     if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
 71                         treeifyBin(tab, hash);
 72                     // 此时目标节点不存在，跳出循环。
 73                     break;
 74                 }
 75                 // 遍历过程中，找到满足的目标节点。
 76                 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 77                     // 此时目标节点存在，跳出循环。
 78                     break;
 79                 // 将目标节点作为新的指针节点进入循环。
 80                 p = e;
 81             }
 82         }
 83         // 如果目标节点存在，不需要个数自增和扩容，替换value并返回原值。
 84         if (e != null) {
 85             V oldValue = e.value;
 86             if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
 87                 e.value = value;
 88             afterNodeAccess(e);
 89             return oldValue;
 90         }
 91     }
 92     // 执行到这里，说明增加了新节点，操作数自增。
 93     ++modCount;
 94     // 个数自增，如果自增后的个数超过了阈值则进行扩容。
 95     if (++size > threshold)
 96         resize();
 97     // 添加新节点之后的后置处理。
 98     afterNodeInsertion(evict);
 99     // 返回null。
100     return null;
101 }
102 // 根据key删除键值对，返回原value，不存在会返回null。
103 public V remove(Object key) {
104     Node<K,V> e;
105     return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ? null : e.value;
106 }
107 // 根据key删除键值对，并返回原节点。
108 final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value, boolean matchValue, boolean movable) {
109     // 节点数组tab，指针节点p，数组长度n，数组位置index。
110     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
111     // 赋值并判断，如果数组已初始化，并且数组首节点不为空，才删除元素。
112     if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
113         // 原节点node，目标节点e，目标节点key值k，目标节点value值v。
114         Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
115         // 判断指针节点的key和value是否满足，满足则将指针节点作为原节点。
116         if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
117             node = p;
118         // 将指针节点下一节点作为目标节点，如果目标节点存在则继续遍历节点。
119         else if ((e = p.next) != null) {
120             // 如果指针节点是红黑树节点，则通过红黑树节点方式查询原节点。
121             if (p instanceof TreeNode)
122                 node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
123             // 如果指针节点是链表节点，则通过链表节点方式查询原节点。
124             else {
125                 do {
126                     // 遍历过程中，找到满足的目标节点。
127                     if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
128                         // 将目标节点作为原节点。
129                         node = e;
130                         // 此时原节点存在，跳出循环。
131                         break;
132                     }
133                     // 用指针节点保存目标节点，跳出循环时，指针节点保存的是目标节点的上一节点。
134                     p = e;
135                 } while ((e = e.next) != null);
136             }
137         }
138         // 原节点存在，并且满足value值的判断规则，那就继续执行。
139         if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value || (value != null && value.equals(v)))) {
140             // 如果原节点是红黑树节点，则通过红黑树节点方式删除原节点。
141             if (node instanceof TreeNode)
142                 ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
143             // 如果原节点是链表节点，并且原节点和指针节点相同，则将原节点的下一节点作为数组首节点。
144             else if (node == p)
145                 tab[index] = node.next;
146             // 如果原节点是链表节点，并且原节点和指针节点不同，则将原节点的下一节点作为指针节点的下一节点。
147             else
148                 p.next = node.next;
149             // 执行到这里，说明删除了原节点，操作数自增。
150             ++modCount;
151             // 个数自减。
152             --size;
153             afterNodeRemoval(node);
154             // 返回原节点。
155             return node;
156         }
157     }
158     return null;
159 }
160 // 清除所有元素。
161 public void clear() {
162     // 定义节点数组tab。
163     Node<K,V>[] tab;
164     // 操作数自增。
165     modCount++;
166     // 如果数组已初始化，则设置个数为0，并且将每个节点置空。
167     if ((tab = table) != null && size > 0) {
168         size = 0;
169         for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
170             tab[i] = null;
171     }
172 }

4.5 扩容方法

  1 final Node<K,V>[] resize() {
  2     // 记录原节点数组。
  3     Node<K,V>[] oldTab = table;
  4     // 记录原数组容量。
  5     int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
  6     // 记录原阈值。
  7     int oldThr = threshold;
  8     // 定义新数组容量，定义新数组阈值。
  9     int newCap, newThr = 0;
 10     // 如果原容量大于0，则进行扩容。
 11     if (oldCap > 0) {
 12         // 如果原容量大于等于容量最大值。
 13         if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
 14             // 将原阈值设为整数最大值，并返回原数组。
 15             threshold = Integer.MAX_VALUE;
 16             return oldTab;
 17         }
 18         // 原容量扩容一倍并赋值给新容量，如果新容量小于容量最大值，并且原容量大于等于默认容量。
 19         else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
 20             // 将原阈值扩容一倍并赋值给新阈值。
 21             newThr = oldThr << 1;
 22     }
 23     // 原容量为0，判断原阈值是否大于0。
 24     else if (oldThr > 0)
 25         // 首次初始化，将原阈值赋值给新容量。
 26         newCap = oldThr;
 27     // 原容量为0，并且原阈值也是0。
 28     else {
 29         // 设置默认容量。
 30         newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
 31         // 设置默认阈值。
 32         newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
 33     }
 34     // 判断新阈值是否为0。
 35     if (newThr == 0) {
 36         // 计算新阈值。
 37         float ft = (float)newCap * loadFactor;
 38         // 新容量小于容量最大值并且阈值小于容量最大值，则使用新阈值，否则使用最大值。
 39         newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
 40     }
 41     // 确定新阀值。
 42     threshold = newThr;
 43     // 开始构造新的节点数组。
 44     Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
 45     table = newTab;
 46     // 如果原节点数组已初始化，则将原节点放置到新节点数组。
 47     if (oldTab != null) {
 48         // 遍历原节点数组。
 49         for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
 50             // 定义原节点。
 51             Node<K,V> e;
 52             // 如果原节点不为空，记录原节点并移动。
 53             if ((e = oldTab[j]) != null) {
 54                 // 将原节点置空。
 55                 oldTab[j] = null;
 56                 // 如果原节点没有子节点，表示数组中只有一个节点，直接放置到新节点数组。
 57                 if (e.next == null)
 58                     newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
 59                 // 如果原节点是红黑树节点，则在红黑树中将原节点存储到新节点数组。
 60                 else if (e instanceof TreeNode)
 61                     ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
 62                 // 如果原节点是链表节点，则进行链表节点的移动。
 63                 else {
 64                     // 定义低位链表的头节点和尾节点。
 65                     Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
 66                     // 定义高位链表的头节点和尾节点。
 67                     Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
 68                     // 定义下一节点。
 69                     Node<K,V> next;
 70                     // 循环遍历节点链表。
 71                     do {
 72                         // 给下一节点赋值。
 73                         next = e.next;
 74                         // 确定原节点在新节点数组中的位置，为0则放在低位链表。
 75                         if ((e.hash & oldCap) == 0) {
 76                             if (loTail == null)
 77                                 loHead = e;
 78                             else
 79                                 loTail.next = e;
 80                             loTail = e;
 81                         }
 82                         // 为1则放在高位链表。
 83                         else {
 84                             if (hiTail == null)
 85                                 hiHead = e;
 86                             else
 87                                 hiTail.next = e;
 88                             hiTail = e;
 89                         }
 90                     } while ((e = next) != null);
 91                     // 如果低位链表不为空，则将整个低位链表放到原位置。
 92                     if (loTail != null) {
 93                         loTail.next = null;
 94                         newTab[j] = loHead;
 95                     }
 96                     // 如果高位链表不为空，则将整个高位链表放到新增的空间中。
 97                     if (hiTail != null) {
 98                         hiTail.next = null;
 99                         newTab[j + oldCap] = hiHead;
100                     }
101                 }
102             }
103         }
104     }
105     // 返回新的节点数组。
106     return newTab;
107 }

5 补充说明

5.1 数组长度为2的倍数

长度减一后的二进制位全为1，可以用来计算节点在数组中的位置，不会造成浪费。

5.2 指定长度不为2的倍数

在构造方法中的最后一步会根据指定长度计算容量，会通过移位运算得到大于等于指定长度的，并且为2的倍数的最小正整数。

5.3 先使用hashCode()方法，再使用equals()方法

在Object类中有一个hashCode()方法，用来获取对象的哈希值，也被称作为散列值。

hashCode()方法被native修饰，意味着这个方法和平台有关。大多数情况下，hashCode()方法返回的是与对象信息（存储地址和字段等）有关的数值。

当向集合中插入对象时，如果调用equals()逐个进行比较，虽然可行但是这样做的效率很低。因此，先调用hashCode()进行判断，如果相同再调用equals()判断，就会提高效率。

5.4 使用hash()方法处理hashCode

在计算节点在数组中的下标时，一般是通过与节点有关的数值除以数组长度取余得到的。当数组长度为2的倍数时，取余操作相当于数值同数组长度减一进行与运算。

根据数组长度减一得到的结果，将二进制位分为高位和低位，将左边全为0的部分作为高位，将右边全为1的部分作为低位。在与运算时，任何数字与0相与只能得到0，所以高位无效，只用到了低位。

如果使用hashCode进行与运算，两个hashCode不同但是低位相同的节点会被分到一个数组中，哈希碰撞发生的可能性较大。因此，需要对hashCode进行处理，使两个高位不同低位相同的节点得到的结果也不同。

hash()方法被称为扰动函数，是用来对hashCode进行处理的方法。在hash()方法处理后，hashCode高位的变化也会影响低位，这时再使用低位计算下标就能使元素的分布更加合理，哈希碰撞的可能性也会降低。

在JDK1.8版本中，只使用了hashCode进行了一次与运算：

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

5.5 何时进行扩容

1）插入第一个节点时，初始化数组时进行扩容。

2）插入节点后，长度超过阈值时进行扩容。

5.6 扩容时对链表结构的处理

使用高低位链表，将节点的hash值同原数组长度进行与运算，根据结果0和1放到低位链表和高位链表。

将低位链表放置到新数组的低位，将高位链表放置到新数组的高位，低位的位置加上原数组长度就是高位的位置。

5.7 重写equals方法和hashCode方法

一般在重写equals()方法的时候，也会尽量重写hashCode()方法，就是为了在equals()方法判断相等的时候保证让hashCode()方法判断相等。

 

脚本宝典总结

以上是脚本宝典为你收集整理的007Java集合006详解HashMap全部内容，希望文章能够帮你解决007Java集合006详解HashMap所遇到的问题。

如果觉得脚本宝典网站内容还不错，欢迎将脚本宝典推荐好友。

本图文内容来源于网友网络收集整理提供，作为学习参考使用，版权属于原作者。
如您有任何意见或建议可联系处理。小编QQ：384754419，请注明来意。
标签：
猜你在找的心得技巧相关文章
其他相关热搜词更多
微信小程序PHPVueVue.jsPythonPython3SQLJSJavaScriptCSSCSS3Web前端C++C语言HTMLJavaTypeScriptes6鸿蒙OS
全站导航更多
html5HTML/XhtmlCSSXML/XSLTDreamweaver教程Frontpage教程心得技巧JavaScriptASP.NETPHP编程正则表达式AJAX相关ASP编程JSP编程编程10000问CSS/HTMLFlexvbsDOS/BAThtahtcpythonperl游戏相关VBA远程脚本ColdFusionMsSqlMysqlmariadboracleDB2mssql2008mssql2005SQLitePostgreSQLMongoDB星外虚拟主机华众虚拟主机Linuxwin服务器FTP服务器DNS服务器Tomcatnginxzabbix云和虚拟化bios系统安装系统系统进程Windows系列LINUXRedHat/CentosUbuntu/DebianFedoraSolaris红旗Linux建站经验微信营销网站优化网站策划网络赚钱网络创业站长故事alexa域名photoshop教程摄影教程Fireworks教程CorelDraw教程Illustrator教程Painter教程Freehand教程IndesignSketch笔记本主板内存CPU存储显卡显示器光存储鼠标键盘平板电脑安全教程杀毒防毒安全设置病毒查杀脚本攻防入侵防御工具使用业界动态Exploit漏洞分析
最新心得技巧教程
热门心得技巧教程