java HashMap内部实现原理详解
详解HashMap内部实现原理
内部数据结构
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key; V value; Entry<K,V> next; int hash;
从上面的数据结构定义可以看出,HashMap存元素的是一组键值对的链表,以什么形式存储呢
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
可以看出,是以数组形式储存,好的,现在我们知道,HashMap是以数组形式存储,每个数组里面是一个键值对,这个键值对还可以链接到下个键值对。如下图所示:
hashmap的添加
public V put(K key, V value) { if (table == EMPTY_TABLE) { inflateTable(threshold); } if (key == null) return putForNullKey(value); int hash = hash(key); int i = indexFor(hash, table.length); for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++; addEntry(hash, key, value, i); return null; }
这里可以看出,hashmap的添加,首先根据一个entry的hash属性去查找相应的table元素i,然后看这个位置是否有元素存在,如果没有,直接放入,如果有,遍历此次链表,加到表尾
删除
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { if (size == 0) { return null; } int hash = (key == null) ? 0 : hash(key); int i = indexFor(hash, table.length); Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> e = prev; while (e != null) { Entry<K,V> next = e.next; Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { modCount++; size--; if (prev == e) table[i] = next; else prev.next = next; e.recordRemoval(this); return e; } prev = e; e = next; } return e; }
删除的话,还是先根据hash在table数组中查找,然后再根据equals在链表中进行查找,这个也是为什么hashmap和hashset等以hash方式进行存储的数据结构要求实现两个方法hashcode和equalsd的原因
学过hash的人都知道,hash表的性能和hash冲突的发生次数有很大关系,但有不能申请过长的table表浪费空间,所以这里有了我们的resize函数
扩容机制
void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity)); table = newTable; threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1); }
这个方法会在put的时候调用,上面put的时候先调用 addEntry(hash, key, value, i);方法,然后看addEntry方法
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) { resize(2 * table.length); hash = (null != key) ? hash(key) : 0; bucketIndex = indexFor(hash, table.length); } createEntry(hash, key, value, bucketIndex); }
上面可以看出那么 HashMap 当 HashMap 中的元素个数超过数组大小 *loadFactor 时,就会进行数组扩容,loadFactor 的默认值为 0.75,这是一个折中的取值。也就是说,默认情况下,数组大小为 16,那么当 HashMap 中元素个数超过 16*0.75=12 的时候,就把数组的大小扩展为 2*16=32,即扩大一倍,然后重新计算每个元素在数组中的位 置,而这是一个非常消耗性能的操作,所以如果我们已经预知 HashMap 中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高 HashMap 的性能。
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