HashMap就是这么简单【源码剖析】

我不是女神ヾ 2021-09-15 05:06 381阅读 0赞

# 前言 #

> 声明，本文用得是jdk1.8

前面已经讲了Collection的总览和剖析List集合以及散列表、Map集合、红黑树的基础了：

*  [Collection总览][Collection]
 *  [List集合就这么简单【源码剖析】][List]
 *  [Map集合、散列表、红黑树介绍][Map]

本篇**主要讲解HashMap**，以及涉及到一些与hashtable的比较~

看这篇文章之前最好是有点数据结构的基础：

*  [Java实现单向链表][Java]
 *  [栈和队列就是这么简单][Link 1]
 *  [二叉树就这么简单][Link 2]

当然了，如果讲得有错的地方还请大家多多包涵并不吝在评论去指正～

# 一、HashMap剖析 #

首先看看HashMap的顶部注释说了些什么：

![162af937c93cdef6_w_1918_h_3204_f_png_s_401056][]

再来看看HashMap的类继承图：

![162af938010aba80_w_653_h_336_f_png_s_10307][]

下面我们来看一下HashMap的属性：

![162af937c760a707_w_941_h_810_f_png_s_70500][]

成员属性有这么几个：

![162af937fb0ec0da_w_512_h_156_f_png_s_5947][]

再来看一下hashMap的一个内部类Node：

![162af9380220c754_w_1076_h_764_f_png_s_41254][]

我们知道Hash的底层是散列表，而在Java中散列表的实现是通过数组+链表的~

再来简单看看put方法就可以印证我们的说法了：**数组+链表–>散列表**

![162af93802eac5e0_w_820_h_86_f_png_s_5384][]

我们可以简单总结出HashMap：

*  **无序，允许为null，非同步**
 *  **底层由散列表(哈希表)实现**
 *  **初始容量和装载因子对HashMap影响挺大的**，设置小了不好，设置大了也不好

# 1.1HashMap构造方法 #

HashMap的构造方法有4个：

![YhO335B.png][]

![ME5LV5b.png][]

在上面的构造方法最后一行，我们会发现调用了`tableSizeFor()`，我们进去看看：

![imKwJqW.png][]

这是位运算算法，具体流程可参考：

*  [https://www.cnblogs.com/loading4/p/6239441.html][https_www.cnblogs.com_loading4_p_6239441.html]
 *  [https://blog.csdn.net/fan2012huan/article/details/51097331][https_blog.csdn.net_fan2012huan_article_details_51097331]

看完上面可能会感到奇怪的是：**为啥是将2的整数幂的数赋给threshold**？

*  threshold这个成员变量是阈值，决定了是否要将散列表再散列。它的值应该是：`capacity * load factor`才对的。

其实这里仅仅是一个初始化，当创建哈希表的时候，它会重新赋值的：

![162af938b6338ab4_w_1021_h_150_f_png_s_11210][]

至于别的构造方法都差不多，这里我就不细讲了：

![162af938b67cf682_w_1164_h_716_f_png_s_38464][]

## 1.2put方法 ##

put方法可以说是HashMap的核心，我们来看看：

![162af938d92f7922_w_1199_h_193_f_png_s_14926][]

我们来看看它是怎么计算哈希值的：

![162af93916375d72_w_1387_h_579_f_png_s_24464][]

为什么要这样干呢？？我们一般来说直接将key作为哈希值不就好了吗，做异或运算是干嘛用的？？

我们看下来：

![162af93924747fde_w_1076_h_434_f_png_s_26670][]

我们是根据key的哈希值来保存在散列表中的，我们表默认的初始容量是16，要放到散列表中，就是0-15的位置上。也就是`tab[i = (n - 1) & hash]`。可以发现的是：在做`&`运算的时候，仅仅是**后4位有效**~那如果我们key的哈希值高位变化很大，低位变化很小。直接拿过去做`&`运算，这就会导致计算出来的Hash值相同的很多。

而设计者**将key的哈希值的高位也做了运算(与高16位做异或运算，使得在做&运算时，此时的低位实际上是高位与低位的结合)，这就增加了随机性**，减少了碰撞冲突的可能性！

下面我们再来看看流程是怎么样的：

![162af93963a2de0e_w_1918_h_1575_f_png_s_191878][]

新值覆盖旧值，返回旧值测试：

![162af939656de4be_w_1152_h_438_f_png_s_20739][]

接下来我们看看`resize()`方法，在初始化的时候要调用这个方法，当散列表元素大于`capacity * load factor`的时候也是调用`resize()`

![162af939881bfb80_w_1918_h_2682_f_png_s_245904][]

## 1.3get方法 ##

![162af939ca9ea5df_w_1106_h_321_f_png_s_22408][]

接下来我们看看`getNode()`是怎么实现的：

![162af939f6e95dbc_w_1453_h_714_f_png_s_53051][]

## 1.4remove方法 ##

![162af93a099814ad_w_1060_h_270_f_png_s_19546][]

再来看看`removeNode()`的实现：

![162af93a0b663581_w_1918_h_1758_f_png_s_179699][]

# 二、HashMap与Hashtable对比 #

> 从存储结构和实现来讲基本上都是相同的。它和HashMap的最大的不同是它是线程安全的，另外它不允许key和value为null。Hashtable是个过时的集合类，不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换

![162af93a329c3635_w_999_h_535_f_png_s_29128][]

Hashtable具体阅读源码可参考：

*  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77427010][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_77427010]
 *  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77428710][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_77428710]

# 四、总结 #

在JDK8中HashMap的底层是：**数组+链表(散列表)+红黑树**

在散列表中有装载因子这么一个属性，当装载因子\*初始容量小于散列表元素时，该散列表会再散列，扩容2倍！

装载因子的**默认值是0.75**，无论是初始大了还是初始小了对我们HashMap的性能都不好

*  装载因子初始值大了，可以减少散列表再散列(扩容的次数)，但同时会导致散列冲突的可能性变大(**散列冲突也是耗性能的一个操作，要得操作链表(红黑树)**！
 *  装载因子初始值小了，可以减小散列冲突的可能性，但同时扩容的次数可能就会变多！

初始容量的**默认值是16**，它也一样，无论初始大了还是小了，对我们的HashMap都是有影响的：

*  初始容量过大，那么遍历时我们的速度就会受影响~
 *  初始容量过小，散列表再散列(扩容的次数)可能就变得多，扩容也是一件非常耗费性能的一件事~

从源码上我们可以发现：HashMap并不是直接拿key的哈希值来用的，它会将key的哈希值的高16位进行异或操作，使得我们将元素放入哈希表的时候**增加了一定的随机性**。

还要值得注意的是：**并不是桶子上有8位元素的时候它就能变成红黑树，它得同时满足我们的散列表容量大于64才行的**~

![2SnIQ5e.png][]

![iqhMFhp.png][]

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明天要是无意外的话，可能会写TreeMap，敬请期待哦~~~~

![CpNUc0f.gif][]

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参考资料：

*  《Core Java》
 *  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76555359][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_76555359]
 *  [https://zhuanlan.zhihu.com/p/28216267][https_zhuanlan.zhihu.com_p_28216267]
 *  [https://blog.csdn.net/fan2012huan/article/details/51097331][https_blog.csdn.net_fan2012huan_article_details_51097331]
 *  [https://www.cnblogs.com/chinajava/p/5808416.html][https_www.cnblogs.com_chinajava_p_5808416.html]

[Collection]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484122&idx=1&sn=c3bd6436b3e661ae15cb9d7154d82b89&chksm=ebd743dbdca0cacdcb272576f4be48c466bd73160a87227314e8fb21d5e4f9156c23902198ab#rd
[List]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484130&idx=1&sn=4052ac3c1db8f9b33ec977b9baba2308&chksm=ebd743e3dca0caf51b170fd4285345c9d992a5a56afc28f2f45076f5a820ad7ec08c260e7d39#rd
[Map]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484135&idx=1&sn=be2221572ffc82f5792dd4ef1ea8e309&chksm=ebd743e6dca0caf00f188cabafc73665b875bf1cbe92cf3626cedb4f80313bb20a7429b8ec3f#rd
[Java]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484086&idx=1&sn=24127ceb5e0fed7f832f82579c4fbc19&chksm=ebd743b7dca0caa1dce912d47251548225aa59b4b48742a963ac52b05e13ec923a738ebcb836#rd
[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484090&idx=1&sn=d46205eed74e9b253ec08796124192c1&chksm=ebd743bbdca0caad2129f0d76f002b7e14e125900ecac1fa9a3a433e3a9bcd2831275a1e260c#rd
[Link 2]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484064&idx=1&sn=ba783e3e83b8007fcdf129ec0839b6c2&chksm=ebd743a1dca0cab7eed0ba42d1c5d343d88858c17e90a803e0ce9e6644187e5297b29ffbb020#rd
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[162af93a329c3635_w_999_h_535_f_png_s_29128]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/4/10/162af93a329c3635?w=999&h=535&f=png&s=29128
[https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_77427010]: https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77427010
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[https_zhuanlan.zhihu.com_p_28216267]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/28216267
[https_www.cnblogs.com_chinajava_p_5808416.html]: https://www.cnblogs.com/chinajava/p/5808416.html