一、容器之Map汇合

汇合体系的源码中，Map中的HashMap的设计堪称最经典，波及数据结构、编程思维、哈希计算等等，在日常开发中对于一些源码的思维进行参考借鉴还是很有必要的。

  • 根底：元素增查删、容器信息；
  • 进阶：存储构造、容量、哈希；

API体系

在整个Map和Set的API体系中，最重要的就是HashMap的实现原理：

  • HashMap：基于哈希表治理元素；
  • LinkedHashMap：基于HashMap和双向链表；
  • HashSet：底层保护HashMap构造；
  • LinkedHashSet：继承HashSet，双向链表；

所以Map和Set的系列中，除非凡API之外，基本原理都依赖HashMap，只是在各自具体实现时，实用于不同特点的元素治理。

二、数据结构

在看HashMap之前，先了解一种数据结构：数组+链表的构造。

基于数组治理元素的地位，元素的存储造成链表构造，既然是链表那么就能够是单双向的构造，这须要针对具体的API去剖析，通过这个构造能够失去几个要害信息：

  • 扩容：基于数组则面对扩容问题；
  • 链表：造成链表构造的机制；
  • 哈希：哈希值计算与抵触解决；

三、HashMap详解

1、构造封装

既然下面简略形容了数组+链表的构造，那么从源码角度看看是如何封装的：

transient Node<K,V>[] table;

在HashMap中数组构造的变量命名为table（表），并且是基于Node<K,V>的节点：

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {    final int hash;    final K key;    V value;    Node<K,V> next;}

实现Map.Entry接口，并定义节点的构造变量，和节点本身的相干办法。

2、构造方法

在晓得HashMap中的根底构造后，能够看其相干的构造方法，初始化哪些变量：

无参结构

public HashMap() {    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;}
  • float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
  • this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;

实际上还要关注一个外围参数：

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 16

即数组默认的初始化容量DEFAULT_INITIAL_CAPACITY为16，扩容的阈值loadFactor为0.75，即示意当数组中元素达到12个便会进行扩容操作。

有参结构

当然也能够通过有参构造方法去设置两个参数：即容量和扩容的阈值：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) ;

通过两个构造方法的源码可知：当间接创立新的HashMap的时候，不会立刻对哈希数组进行初始化，然而能够对要害变量做自定义设置。

3、装载元素

顺着HashMap的应用办法，看元素增加：

public V put(K key, V value) {    return putVal(hash(key), key, value, false, true);}

在put的时候并没有做过多间接操作，而是调用两个要害办法：

  • hash()：计算key的hash值；
  • putVal()：元素增加过程；

这里必须看一个要害办法，哈希值的计算：

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

并不是间接获取Object中hashCode的返回值，计算key对应的hashCode值，和hashCode值右移16位的值，并对两个后果进行异或运算，以此拉低哈希抵触产生的概率。

再看putVal()办法，这里的操作就相当精彩：

外围步骤总结：

  • 首次执行判断并初始化底层数组；
  • 基于哈希值计算结果增加元素；
  • 依据增加元素后的容量来判断是否扩容；

这里还须要阐明一个问题：

HashMap基于红黑树来解决哈希抵触问题，如果hash抵触过多，对O(n)的查问性能的影响十分大，当抵触节点链表的抵触元素数量达到8时，并且数组的长度达到64时，会应用红黑树结构代替链表来解决哈希抵触的查问性能问题，对于树结构能够移步之前的相干文章。

4、自动化扩容

容器在肯定边界内能够一直增加元素，其外围的机制就是扩容，HashMap的扩容遵循最小可用准则，当然容量达到阈值，便会触发主动扩容机制。

阈值：threshold=capacity*loadFactor，默认即 16*0.75=12。

外围办法：resize；

外围步骤总结：

  • 判断扩容的边界参数：threshold；
  • 外围参数计算：容量和阈值；
  • 基于新参数创立一个新的空数组；
  • 原数组为null则过程能够了解为初始化；
  • 原数组不为null则扩容并迁徙数据；

很显然如果波及数组扩容则会很影响效率，所以在日常开发中，能够在应用HashMap的时候事后预计好HashMap的大小，保障阈值大于存储的元素数量，尽可能防止进行屡次扩容操作。

5、查问元素

getNode查找办法，通过hash值的计算，而后顺次通过数组、红黑树、链表进行遍历查问：

6、删除元素

removeNode删除办法，首先通过hash值的计算，找到要删除的节点，而后判断索引地位是红黑树还是链表构造，别离执行各自的删除流程：

7、补充阐明

这里对两个办法做个简略的阐明：hashCode()与equals()，通常来说重写equals办法的时候须要重写hashCode办法。

这两个办法都能够用来比拟两个对象是否相等，然而hash值有存在抵触的状况，可能存在两个对象的hash值抵触，这时候能够通过equals判断对象值是否雷同，==判断值对象，地址判断援用对象。

在HashMap的构造中，链表上的hash值雷同状况还要通过equals办法来判断具体值是否雷同，能力找到相应的对象。

四、源代码地址

GitHub·地址https://github.com/cicadasmile/java-base-parentGitEE·地址https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

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