Java集合容器之HashMap

1.继承关系

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public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    ...
}

继承自AbstractMap。AbstractMap实现了Map接口的方法，如增删改查方法。

2.Entry类

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static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;
        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
          ...
        }
        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }
        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }
        public final V setValue(V newValue) {
		    ...
        }
        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
}
  • final int hash;这个变量代表这个Entry的key的hash结果。
  • Node next;这个变量表明这是一个单链表。

3.图像理解数据结构

HashMap

  • 左侧是一个一位数组，Hash表。Entry中的hash指的的就是这个数组的下标，用于快速查找或插入。
  • 从数组的每个节点开始延伸一条单链表。Entry中的next构成这条单链表。

4.重要方法

put(key，value)

大致流程是：
1.判断是否要扩容（resize方法）；
2.根据key的hash值找到一维数组的下标从而找到链表的头，当然key为null时要特殊处理；
3.遍历单链表，判断是否有Entry的key与参数key一摸一样，如果一样直接更新Entry，返回旧的value值，否则遍历到链尾追加节点；
4.更新成员变量如size，调用resize方法，返回null，说明时增加了新节点，而不是更新节点。

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public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
}

get(key)

大致流程是：
1.根据key的hash结果查找Hash表；
2.遍历单链表，如果找到，返回Entry的value值，否则返回null。

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public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
}

5.补充

  • Java8之后，HashMap追加了红黑树实现的Entry（代码中的TreeNode类），当链长超过8之后自动转换为红黑树。有兴趣的读者请自行查阅。