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[Java教程]hashmap的底层实现


HashMap的底层实现都是数组+链表结构实现的,添加、删除、获取元素都是先计算hash值,根据hash值和table.length计算出index也就是table的数组的下标,然后进行相应的操作。

不过HashMap和HashTable计算hash的方法不同:

HashMap是直接用key的hashcode对table数组长度取模;而HashMap则是对key的hashcode进行两次hash,以获得更好的散列值,然后再对table数组的长度取模。

 

具体方法的实现:

HashMap默认初始化时会创建一个容量为16的Entry数组,默认加载因子为0.75,同时设置临界值16*0.75;

 public HashMap() {    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;    threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);    table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];    init();  }
对于put方法:

HashMap会对null值key进行特殊处理,总是放到table[0]位置
put过程是先计算hash然后通过hash与table.length取摸计算index值,然后将key放到table[index]位置,当table[index]已存在其它元素时,会在table[index]位置形成一个链表,将新添加的元素放在table[index],原来的元素通过Entry的next进行链接,这样以链表形式解决hash冲突问题,当元素数量达到临界值(capactiy*factor)时,则进行扩容,是table数组长度变为table.length*2;

对于get方法:

同样当key为null时会进行特殊处理,在table[0]的链表上查找key为null的元素
get的过程是先计算hash然后通过hash与table.length取摸计算index值,然后遍历table[index]上的链表,直到找到key,然后返回

对于remove方法:

remove方法和put get类似,计算hash,计算index,然后遍历查找,将找到的元素从table[index]链表移除

对于resize方法:

resize方法在hashmap中并没有公开,这个方法实现了非常重要的hashmap扩容,具体过程为:先创建一个容量为table.length*2的新table,修改临界值,然后把table里面元素计算hash值并使用hash与table.length*2重新计算index放入到新的table里面,这里需要注意下是用每个元素的hash全部重新计算index,而不是简单的把原table对应index位置元素简单的移动到新table对应位置

对于containsKey方法:

containsKey方法是先计算hash然后使用hash和table.length取摸得到index值,遍历table[index]元素查找是否包含key相同的值

 

 

简单的MyHashMap:

public class MyHashMap {  //默认初始化大小 16  private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;  //默认负载因子 0.75  private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;  //临界值  private int threshold;  //元素个数  private int size;  //扩容次数  private int resize;  private HashEntry[] table;  public MyHashMap() {    table = new HashEntry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];    threshold = (int) (DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);    size = 0;  }  private int index(Object key) {    //根据key的hashcode和table长度取模计算key在table中的位置    return key.hashCode() % table.length;  }  public void put(Object key, Object value) {    //key为null时需要特殊处理,为简化实现忽略null值    if (key == null) return;    int index = index(key);    //遍历index位置的entry,若找到重复key则更新对应entry的值,然后返回    HashEntry entry = table[index];    while (entry != null) {      if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {        entry.setValue(value);        return;      }      entry = entry.getNext();    }    //若index位置没有entry或者未找到重复的key,则将新key添加到table的index位置    add(index, key, value);  }  private void add(int index, Object key, Object value) {    //将新的entry放到table的index位置第一个,若原来有值则以链表形式存放    HashEntry entry = new HashEntry(key, value, table[index]);    table[index] = entry;    //判断size是否达到临界值,若已达到则进行扩容,将table的capacicy翻倍    if (size++ >= threshold) {      resize(table.length * 2);    }  }  private void resize(int capacity) {    if (capacity <= table.length) return;    HashEntry[] newTable = new HashEntry[capacity];    //遍历原table,将每个entry都重新计算hash放入newTable中    for (int i = 0; i < table.length; i++) {      HashEntry old = table[i];      while (old != null) {        HashEntry next = old.getNext();        int index = index(old.getKey());        old.setNext(newTable[index]);        newTable[index] = old;        old = next;      }    }    //用newTable替table    table = newTable;    //修改临界值    threshold = (int) (table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR);    resize++;  }  public Object get(Object key) {    //这里简化处理,忽略null值    if (key == null) return null;    HashEntry entry = getEntry(key);    return entry == null ? null : entry.getValue();  }  public HashEntry getEntry(Object key) {    HashEntry entry = table[index(key)];    while (entry != null) {      if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {        return entry;      }      entry = entry.getNext();    }    return null;  }  public void remove(Object key) {    if (key == null) return;    int index = index(key);    HashEntry pre = null;    HashEntry entry = table[index];    while (entry != null) {      if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {        if (pre == null) table[index] = entry.getNext();        else pre.setNext(entry.getNext());        //如果成功找到并删除,修改size        size--;        return;      }      pre = entry;      entry = entry.getNext();    }  }  public boolean containsKey(Object key) {    if (key == null) return false;    return getEntry(key) != null;  }  public int size() {    return this.size;  }  public void clear() {    for (int i = 0; i < table.length; i++) {      table[i] = null;    }    this.size = 0;  }  @Override  public String toString() {    StringBuilder sb = new StringBuilder();    sb.append(String.format("size:%s capacity:%s resize:%s\n\n", size, table.length, resize));    for (HashEntry entry : table) {      while (entry != null) {        sb.append(entry.getKey() + ":" + entry.getValue() + "\n");        entry = entry.getNext();      }    }    return sb.toString();  }}class HashEntry {  private final Object key;  private Object value;  private HashEntry next;  public HashEntry(Object key, Object value, HashEntry next) {    this.key = key;    this.value = value;    this.next = next;  }  public Object getKey() {    return key;  }  public Object getValue() {    return value;  }  public void setValue(Object value) {    this.value = value;  }  public HashEntry getNext() {    return next;  }  public void setNext(HashEntry next) {    this.next = next;  }}