Java集合干货系列-（三）HashMap源码解析
前言
今天来介绍下HashMap，之前的List，讲了ArrayList、LinkedList，就前两者而言，反映的是两种思想：
- ArrayList以数组形式实现，顺序插入、查找快，插入、删除较慢
- LinkedList以链表形式实现，顺序插入、查找较慢，插入、删除方便
那么是否有一种数据结构能够结合上面两种的优点呢？有，答案就是HashMap。它是基于哈希表的 Map 接口的实现，以key-value的形式存在。
构造图如下:
蓝色线条：继承
绿色线条：接口实现
正文
要理解HashMap， 就必须要知道了解其底层的实现， 而底层实现里最重要的就是它的数据结构了，HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。
在分析要理解HashMap源码前有必要对hashcode进行说明。
以下是关于HashCode的官方文档定义：
hashcode方法返回该对象的哈希码值。支持该方法是为哈希表提供一些优点，例如，java.util.Hashtable 提供的哈希表。
hashCode 的常规协定是：
在 Java 应用程序执行期间，在同一对象上多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。
如果根据 equals(Object) 方法，两个对象是相等的，那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。
以下情况不 是必需的：如果根据 equals(java.lang.Object) 方法，两个对象不相等，那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是，程序员应该知道，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。
实际上，由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。（这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧。）
当equals方法被重写时，通常有必要重写 hashCode 方法，以维护 hashCode 方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。
以上这段官方文档的定义，我们可以抽出成以下几个关键点：
-
hashCode的存在主要是用于查找的快捷性，如Hashtable，HashMap等，hashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的；
-
如果两个对象相同，就是适用于equals(java.lang.Object) 方法，那么这两个对象的hashCode一定要相同；
-
如果对象的equals方法被重写，那么对象的hashCode也尽量重写，并且产生hashCode使用的对象，一定要和equals方法中使用的一致，否则就会违反上面提到的第2点；
-
两个对象的hashCode相同，并不一定表示两个对象就相同，也就是不一定适用于equals(java.lang.Object) 方法，只能够说明这两个对象在散列存储结构中，如Hashtable，他们“存放在同一个篮子里”。
再归纳一下就是hashCode是用于查找使用的，而equals是用于比较两个对象的是否相等的。以下这段话是从别人帖子回复拷贝过来的：
1.hashcode是用来查找的，如果你学过数据结构就应该知道，在查找和排序这一章有
例如内存中有这样的位置
0 1 2 3 4 5 6 7
而我有个类，这个类有个字段叫ID,我要把这个类存放在以上8个位置之一，如果不用hashcode而任意存放，那么当查找时就需要到这八个位置里挨个去找，或者用二分法一类的算法。
但如果用hashcode那就会使效率提高很多。
我们这个类中有个字段叫ID,那么我们就定义我们的hashcode为ID％8，然后把我们的类存放在取得得余数那个位置。比如我们的ID为9，9除8的余数为1，那么我们就把该类存在1这个位置，如果ID是13，求得的余数是5，那么我们就把该类放在5这个位置。这样，以后在查找该类时就可以通过ID除 8求余数直接找到存放的位置了。
2.但是如果两个类有相同的hashcode怎么办那（我们假设上面的类的ID不是唯一的），例如9除以8和17除以8的余数都是1，那么这是不是合法的，回答是：可以这样。那么如何判断呢？在这个时候就需要定义 equals了。
也就是说，我们先通过 hashcode来判断两个类是否存放某个桶里，但这个桶里可能有很多类，那么我们就需要再通过 equals 来在这个桶里找到我们要的类。
那么。重写了equals()，为什么还要重写hashCode()呢？
想想，你要在一个桶里找东西，你必须先要找到这个桶啊，你不通过重写hashcode()来找到桶，光重写equals()有什么用啊
HashMap简介
HashMap定义
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap继承于AbstractMap，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
HashMap 的实现不是同步的，这意味着它不是线程安全的。它的key、value都可以为null。此外，HashMap中的映射不是有序的。
HashMap属性
// 默认初始容量为16，必须为2的n次幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
// 最大容量为2的30次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默认加载因子为0.75f
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// Entry数组，长度必须为2的n次幂
transient Entry[] table;
// 已存储元素的数量
transient int size ;
// 下次扩容的临界值，size>=threshold就会扩容，threshold等于capacity*load factor
int threshold;
// 加载因子
final float loadFactor ;
HashMap是通过"拉链法"实现的哈希表。它包括几个重要的成员变量：table, size, threshold, loadFactor, modCount。
- table是一个Entry[]数组类型，而Entry实际上就是一个单向链表。哈希表的"key-value键值对"都是存储在Entry数组中的。
- size是HashMap的大小，它是HashMap保存的键值对的数量。
- threshold是HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量。threshold的值="容量*加载因子"，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。
- loadFactor就是加载因子。
- modCount是用来实现fail-fast机制的。
可以看出HashMap底层是用Entry数组存储数据，同时定义了初始容量，最大容量，加载因子等参数，至于为什么容量必须是2的幂，加载因子又是什么，下面再说，先来看一下Entry的定义。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key ;
V value;
Entry<K,V> next; // 指向下一个节点
final int hash;
Entry( int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
value = v;
next = n;
key = k;
hash = h;
}
public final K getKey() {
return key ;
}
public final V getValue() {
return value ;
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
Object k1 = getKey();
Object k2 = e.getKey();
if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
Object v1 = getValue();
Object v2 = e.getValue();
if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
return true;
}
return false;
}
public final int hashCode() {
return (key ==null ? 0 : key.hashCode()) ^
( value==null ? 0 : value.hashCode());
}
public final String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
// 当向HashMap中添加元素的时候调用这个方法，这里没有实现是供子类回调用
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
}
// 当从HashMap中删除元素的时候调动这个方法 ，这里没有实现是供子类回调用
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
}
}
Entry是HashMap的内部类，它继承了Map中的Entry接口，它定义了键(key)，值(value)，和下一个节点的引用(next)，以及hash值。很明确的可以看出Entry是什么结构，它是单线链表的一个节点。也就是说HashMap的底层结构是一个数组，而数组的元素是一个单向链表。
为什么会有这样的设计？之前介绍的List中查询时需要遍历所有的数组，为了解决这个问题HashMap采用hash算法将key散列为一个int值，这个int值对应到数组的下标，再做查询操作的时候，拿到key的散列值，根据数组下标就能直接找到存储在数组的元素。但是由于hash可能会出现相同的散列值，为了解决冲突，HashMap采用将相同的散列值存储到一个链表中，也就是说在一个链表中的元素他们的散列值绝对是相同的。找到数组下标取出链表，再遍历链表是不是比遍历整个数组效率好的多呢？
我们来看一下HashMap的具体实现。
HashMap构造函数
/**
* 构造一个指定初始容量和加载因子的HashMap
*/
public HashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {
// 初始容量和加载因子合法校验
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException( "Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException( "Illegal load factor: " +
loadFactor);
// Find a power of 2 >= initialCapacity
// 确保容量为2的n次幂，是capacity为大于initialCapacity的最小的2的n次幂
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
// 赋值加载因子
this.loadFactor = loadFactor;
// 赋值扩容临界值
threshold = (int)(capacity * loadFactor);
// 初始化hash表
table = new Entry[capacity];
init();
}
/**
* 构造一个指定初始容量的HashMap
*/
public HashMap( int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 构造一个使用默认初始容量(16)和默认加载因子(0.75)的HashMap
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
init();
}
/**
* 构造一个指定map的HashMap，所创建HashMap使用默认加载因子(0.75)和足以容纳指定map的初始容量。
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
// 确保最小初始容量为16，并保证可以容纳指定map
this(Math.max(( int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY ), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
putAllForCreate(m);
}
HashMap提供了四个构造函数：
- HashMap()：构造一个具有默认初始容量 (16) 和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
- HashMap(int initialCapacity)：构造一个带指定初始容量和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
- HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个带指定初始容量和加载因子的空 HashMap。
- public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)：包含“子Map”的构造函数
在这里提到了两个参数：初始容量，加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中桶的数量，初始容量是创建哈希表时的容量，加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，它衡量的是一个散列表的空间的使用程度，负载因子越大表示散列表的装填程度越高，反之愈小。对于使用链表法的散列表来说，查找一个元素的平均时间是O(1+a)，因此如果负载因子越大，对空间的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果负载因子太小，那么散列表的数据将过于稀疏，对空间造成严重浪费。系统默认负载因子为0.75，一般情况下我们是无需修改的。
API方法摘要
HashMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)
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(capactiyfactor)时，则进行扩容，是table数组长度变为table.length2
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value); //处理null值
int hash = hash(key.hashCode());//计算hash
int i = indexFor(hash, table.length);//计算在数组中的存储位置
//遍历table[i]位置的链表，查找相同的key，若找到则使用新的value替换掉原来的oldValue并返回oldValue
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;
}
}
//若没有在table[i]位置找到相同的key，则添加key到table[i]位置，新的元素总是在table[i]位置的第一个元素，原来的元素后移
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
private V putForNullKey(V value) {
// 取出数组第1个位置（下标等于0）的节点，如果存在则覆盖不存在则新增，和上面的put一样不多讲，
for (Entry<K,V> e = table [0]; e != null; e = e. next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e. value;
e. value = value;
e.recordAccess( this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
// 如果key等于null，则hash值等于0
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//添加key到table[bucketIndex]位置，新的元素总是在table[bucketIndex]的第一个元素，原来的元素后移
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
//判断元素个数是否达到了临界值，若已达到临界值则扩容，table长度翻倍
if (size++ >= threshold)
resize(2 * table.length);
}
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
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();//处理null值
int hash = hash(key.hashCode());//计算hash
//在table[index]遍历查找key，若找到则返回value，找不到返回null
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
}
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
/**
* 根据key删除元素
*/
public V remove(Object key) {
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e. value);
}
/**
* 根据key删除链表节点
*/
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
// 计算key的hash值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
// 根据hash值计算key在数组的索引位置
int i = indexFor(hash, table.length );
// 找到该索引出的第一个节点
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
// 遍历链表（从链表第一个节点开始next），找出相同的key，
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e. next;
Object k;
// 如果hash值和key都相等，则认为相等
if (e.hash == hash &&
((k = e. key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
// 修改版本+1
modCount++;
// 计数器减1
size--;
// 如果第一个就是要删除的节点（第一个节点没有上一个节点，所以要分开判断）
if (prev == e)
// 则将下一个节点放到table[i]位置（要删除的节点被覆盖）
table[i] = next;
else
// 否则将上一个节点的next指向当要删除节点下一个（要删除节点被忽略，没有指向了）
prev. next = next;
e.recordRemoval( this);
// 返回删除的节点内容
return e;
}
// 保存当前节点为下次循环的上一个节点
prev = e;
// 下次循环
e = next;
}
return e;
}
clear()方法
clear方法非常简单，就是遍历table然后把每个位置置为null，同时修改元素个数为0
需要注意的是clear方法只会清楚里面的元素，并不会重置capactiy
public void clear() {
modCount++;
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length; i++)
tab[i] = null;
size = 0;
}
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.length2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.length2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
void resize( int newCapacity) {
// 当前数组
Entry[] oldTable = table;
// 当前数组容量
int oldCapacity = oldTable.length ;
// 如果当前数组已经是默认最大容量MAXIMUM_CAPACITY ，则将临界值改为Integer.MAX_VALUE 返回
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
// 使用新的容量创建一个新的链表数组
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
// 将当前数组中的元素都移动到新数组中
transfer(newTable);
// 将当前数组指向新创建的数组
table = newTable;
// 重新计算临界值
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable) {
// 当前数组
Entry[] src = table;
// 新数组长度
int newCapacity = newTable.length ;
// 遍历当前数组的元素，重新计算每个元素所在数组位置
for (int j = 0; j < src. length; j++) {
// 取出数组中的链表第一个节点
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
// 将旧链表位置置空
src[j] = null;
// 循环链表，挨个将每个节点插入到新的数组位置中
do {
// 取出链表中的当前节点的下一个节点
Entry<K,V> next = e. next;
// 重新计算该链表在数组中的索引位置
int i = indexFor(e. hash, newCapacity);
// 将下一个节点指向newTable[i]
e. next = newTable[i];
// 将当前节点放置在newTable[i]位置
newTable[i] = e;
// 下一次循环
e = next;
} while (e != null);
}
}
}
transfer方法中，由于数组的容量已经变大，也就导致hash算法indexFor已经发生变化，原先在一个链表中的元素，在新的hash下可能会产生不同的散列值，so所有元素都要重新计算后安顿一番。注意在do while循环的过程中，每次循环都是将下个节点指向newTable[i] ，是因为如果有相同的散列值i，上个节点已经放置在newTable[i]位置，这里还是下一个节点的next指向上一个节点（不知道这里是否能理解，画个图理解下吧）。
Map中的元素越多，hash冲突的几率也就越大，数组长度是固定的，所以导致链表越来越长，那么查询的效率当然也就越低下了。还记不记得同时数组容器的ArrayList怎么做的，扩容！而HashMap的扩容resize，需要将所有的元素重新计算后，一个个重新排列到新的数组中去，这是非常低效的，和ArrayList一样，在可以预知容量大小的情况下，提前预设容量会减少HashMap的扩容，提高性能。
再来看看加载因子的作用，如果加载因子越大，数组填充的越满，这样可以有效的利用空间，但是有一个弊端就是可能会导致冲突的加大，链表过长，反过来却又会造成内存空间的浪费。所以只能需要在空间和时间中找一个平衡点，那就是设置有效的加载因子。我们知道，很多时候为了提高查询效率的做法都是牺牲空间换取时间，到底该怎么取舍，那就要具体分析了。
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
public boolean containsKey(Object key) {
return getEntry(key) != null;
}
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
// 获取哈希值
// HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，“key不为null”的则调用hash()计算哈希值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
// 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}
getEntry() 的作用就是返回“键为key”的键值对，它的实现源码中已经进行了说明。
这里需要强调的是：HashMap将“key为null”的元素都放在table的位置0处，即table[0]中；“key不为null”的放在table的其余位置！
containsValue方法
containsValue方法就比较粗暴了，就是直接遍历所有元素直到找到value，由此可见HashMap的containsValue方法本质上和普通数组和list的contains方法没什么区别，你别指望它会像containsKey那么高效
public boolean containsValue(Object value) {
// 若“value为null”，则调用containsNullValue()查找
if (value == null)
return containsNullValue();
// 若“value不为null”，则查找HashMap中是否有值为value的节点。
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (value.equals(e.value))
return true;
return false;
}
containsNullValue() 的作用判断HashMap中是否包含“值为null”的元素。
private boolean containsNullValue() {
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (e.value == null)
return true;
return false;
}
entrySet()、values()、keySet()方法
它们3个的原理类似，这里以entrySet()为例来说明。
entrySet()的作用是返回“HashMap中所有Entry的集合”，它是一个集合。实现代码如下：
// 返回“HashMap的Entry集合”
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
return entrySet0();
}
// 返回“HashMap的Entry集合”，它实际是返回一个EntrySet对象
private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {
Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
}
// EntrySet对应的集合
// EntrySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的EntrySet。
private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return newEntryIterator();
}
public boolean contains(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;
Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());
return candidate != null && candidate.equals(e);
}
public boolean remove(Object o) {
return removeMapping(o) != null;
}
public int size() {
return size;
}
public void clear() {
HashMap.this.clear();
}
}
HashMap是通过拉链法实现的散列表。表现在HashMap包括许多的Entry，而每一个Entry本质上又是一个单向链表。那么HashMap遍历key-value键值对的时候，是如何逐个去遍历的呢？
下面我们就看看HashMap是如何通过entrySet()遍历的。
entrySet()实际上是通过newEntryIterator()实现的。 下面我们看看它的代码：
// 返回一个“entry迭代器”
Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() {
return new EntryIterator();
}
// Entry的迭代器
private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}
// HashIterator是HashMap迭代器的抽象出来的父类，实现了公共了函数。
// 它包含“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3个子类。
private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {
// 下一个元素
Entry<K,V> next;
// expectedModCount用于实现fast-fail机制。
int expectedModCount;
// 当前索引
int index;
// 当前元素
Entry<K,V> current;
HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
if (size > 0) { // advance to first entry
Entry[] t = table;
// 将next指向table中第一个不为null的元素。
// 这里利用了index的初始值为0，从0开始依次向后遍历，直到找到不为null的元素就退出循环。
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
;
}
}
public final boolean hasNext() {
return next != null;
}
// 获取下一个元素
final Entry<K,V> nextEntry() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
Entry<K,V> e = next;
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
// 注意！！！
// 一个Entry就是一个单向链表
// 若该Entry的下一个节点不为空，就将next指向下一个节点;
// 否则，将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。
if ((next = e.next) == null) {
Entry[] t = table;
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
;
}
current = e;
return e;
}
// 删除当前元素
public void remove() {
if (current == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
Object k = current.key;
current = null;
HashMap.this.removeEntryForKey(k);
expectedModCount = modCount;
}
}
当我们通过entrySet()获取到的Iterator的next()方法去遍历HashMap时，实际上调用的是 nextEntry() 。而nextEntry()的实现方式，先遍历Entry(根据Entry在table中的序号，从小到大的遍历)；然后对每个Entry(即每个单向链表)，逐个遍历。
hash和indexFor
indexFor中的h & (length-1)就相当于h%length，用于计算index也就是在table数组中的下标
hash方法是对hashcode进行二次散列，以获得更好的散列值
为了更好理解这里我们可以把这两个方法简化为 int index= key.hashCode()/table.length,以put中的方法为例可以这样替换
int hash = hash(key.hashCode());//计算hash
int i = indexFor(hash, table.length);//计算在数组中的存储位置
//上面这两行可以这样简化
int i = key.key.hashCode()%table.length;
static int hash(int h) {
// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
HashMap示例
下面通过一个实例学习如何使用HashMap
public class MapDemo02 {
public static void main(String[] args) {
Map m=new HashMap();
System.out.println("添加put方法：(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d')");
m.put("1","a");
m.put("2","b");
m.put("3","c");
m.put("4","d");
System.out.println("打印添加后的map"+m);
System.out.println("删除第四个4元素");
m.remove("4");
System.out.println("打印map"+m);
// containsKey(Object key) :是否包含键key
System.out.println("contains key 1 : "+m.containsKey("1"));
// containsValue(Object value) :是否包含值value
System.out.println("contains value a : "+m.containsValue("a"));
// 通过Iterator遍历key-value
Iterator iterator = m.entrySet().iterator();
while(iterator.hasNext()){
Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator.next();
System.out.println("next : "+ entry.getKey() +" - "+entry.getValue());
}
// clear() ： 清空HashMap
m.clear();
// isEmpty() : HashMap是否为空
System.out.println((m.isEmpty()?"map is empty":"map is not empty") );
}
}
输出：
添加put方法：(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d')
打印添加后的map{3=c, 2=b, 1=a, 4=d}
删除第四个4元素
打印map{3=c, 2=b, 1=a}
contains key 1 : true
contains value a : true
next : 3 - c
next : 2 - b
next : 1 - a
map is empty
总结
HashMap和Hashtable的区别
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两者最主要的区别在于Hashtable是线程安全，而HashMap则非线程安全
Hashtable的实现方法里面都添加了synchronized关键字来确保线程同步，因此相对而言HashMap性能会高一些，我们平时使用时若无特殊需求建议使用HashMap，在多线程环境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法来获取一个线程安全的集合（Collections.synchronizedMap()实现原理是Collections定义了一个SynchronizedMap的内部类，这个类实现了Map接口，在调用方法时使用synchronized来保证线程同步,当然了实际上操作的还是我们传入的HashMap实例，简单的说就是Collections.synchronizedMap()方法帮我们在操作HashMap时自动添加了synchronized来实现线程同步，类似的其它Collections.synchronizedXX方法也是类似原理） - HashMap可以使用null作为key，而Hashtable则不允许null作为key
虽说HashMap支持null值作为key，不过建议还是尽量避免这样使用，因为一旦不小心使用了，若因此引发一些问题，排查起来很是费事
HashMap以null作为key时，总是存储在table数组的第一个节点上 - HashMap是对Map接口的实现，HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类
- HashMap的初始容量为16，Hashtable初始容量为11，两者的填充因子默认都是0.75
HashMap扩容时是当前容量翻倍即:capacity2，Hashtable扩容时是容量翻倍+1即:capacity2+1 - HashMap和Hashtable的底层实现都是数组+链表结构实现
- 两者计算hash的方法不同
Hashtable计算hash是直接使用key的hashcode对table数组的长度直接进行取模
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
HashMap计算hash对key的hashcode进行了二次hash，以获得更好的散列值，然后对table数组长度取摸
static int hash(int h) {
// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
参考
该文为本人学习的笔记，方便以后自己跳槽前复习。参考网上各大帖子，取其精华整合自己的理解而成。集合框架源码面试经常会问，所以解读源码十分必要,希望对你有用。
java提高篇（二三）-----HashMap
Java 集合系列10之 HashMap详细介绍(源码解析)和使用示例
深入Java集合学习系列：HashMap的实现原理
给jdk写注释系列之jdk1.6容器(4)-HashMap源码解析
深入Java集合学习系列：HashMap的实现原理
整理的集合框架思维导图
个人整理的Java集合框架思维导图，动态维护。导出的图片无法查看备注的一些信息，所以需要源文件的童鞋可以关注我个人主页上的公众号，回复Java集合框架即可获取源文件。
一直觉得自己写的不是技术，而是情怀，一篇篇文章是自己这一路走来的痕迹。靠专业技能的成功是最具可复制性的，希望我的这条路能让你少走弯路，希望我能帮你抹去知识的蒙尘，希望我能帮你理清知识的脉络，希望未来技术之巅上有你也有我。
