JDK7與JDK8中HashMap的實現是怎樣的

本篇文章為大家展示了JDK7與JDK8中HashMap的實現是怎樣的，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

JDK7中的HashMap

HashMap底層維護一個數組，數組中的每一項都是一個Entry

transient Entry<K,V>[] table;

我們向 HashMap 中所放置的對象實際上是存儲在該數組當中；

而Map中的key，value則以Entry的形式存放在數組中

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

        final K key;

        V value;

        Entry<K,V> next;

        int hash;

而這個Entry應該放在數組的哪一個位置上（這個位置通常稱為位桶或者hash桶，即hash值相同的Entry會放在同一位置，用鏈表相連），是通過key的hashCode來計算的。

final int hash(Object k) {

        int h = 0;

        h ^= k.hashCode();

 

        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);

        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

    }

通過hash計算出來的值將會使用indexFor方法找到它應該所在的table下標：

static int indexFor(int h, int length) {

        return h & (length-1);

    }

這個方法其實相當于對table.length取模。

當兩個key通過hashCode計算相同時，則發生了hash沖突(碰撞)，HashMap解決hash沖突的方式是用鏈表。

當發生hash沖突時，則將存放在數組中的Entry設置為新值的next（這里要注意的是，比如A和B都hash后都映射到下標i中，之前已經有A了，當map.put(B)時，將B放到下標i中，A則為B的next，所以新值存放在數組中，舊值在新值的鏈表上）

示意圖：

所以當hash沖突很多時，HashMap退化成鏈表。

總結一下map.put后的過程：

當向 HashMap 中 put 一對鍵值時，它會根據 key的 hashCode 值計算出一個位置， 該位置就是此對象準備往數組中存放的位置。

如果該位置沒有對象存在，就將此對象直接放進數組當中；如果該位置已經有對象存在了，則順著此存在的對象的鏈開始尋找(為了判斷是否是否值相同，map不允許<key,value>鍵值對重復)， 如果此鏈上有對象的話，再去使用 equals方法進行比較，如果對此鏈上的每個對象的 equals 方法比較都為 false，則將該對象放到數組當中，然后將數組中該位置以前存在的那個對象鏈接到此對象的后面。

值得注意的是，當key為null時，都放到table[0]中

private V putForNullKey(V value) {

        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++;

        addEntry(0, null, value, 0);

        return null;

    }

當size大于threshold時，會發生擴容。 threshold等于capacity*load factor

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);

    }

jdk7中resize，只有當 size>=threshold并且 table中的那個槽中已經有Entry時，才會發生resize。即有可能雖然size>=threshold，但是必須等到每個槽都至少有一個Entry時，才會擴容。還有注意每次resize都會擴大一倍容量

JDK8中的HashMap

一直到JDK7為止，HashMap的結構都是這么簡單，基于一個數組以及多個鏈表的實現，hash值沖突的時候，就將對應節點以鏈表的形式存儲。

這樣子的HashMap性能上就抱有一定疑問，如果說成百上千個節點在hash時發生碰撞，存儲一個鏈表中，那么如果要查找其中一個節點，那就不可避免的花費O(N)的查找時間，這將是多么大的性能損失。這個問題終于在JDK8中得到了解決。再最壞的情況下，鏈表查找的時間復雜度為O(n),而紅黑樹一直是O(logn),這樣會提高HashMap的效率。

JDK7中HashMap采用的是位桶+鏈表的方式，即我們常說的散列鏈表的方式，而JDK8中采用的是位桶+鏈表/紅黑樹（有關紅黑樹請查看紅黑樹）的方式，也是非線程安全的。當某個位桶的鏈表的長度達到某個閥值的時候，這個鏈表就將轉換成紅黑樹。

JDK8中，當同一個hash值的節點數不小于8時，將不再以單鏈表的形式存儲了，會被調整成一顆紅黑樹（上圖中null節點沒畫）。這就是JDK7與JDK8中HashMap實現的最大區別。

接下來，我們來看下JDK8中HashMap的源碼實現。

JDK中Entry的名字變成了Node，原因是和紅黑樹的實現TreeNode相關聯。

transient Node<K,V>[] table;

當沖突節點數不小于8-1時，轉換成紅黑樹。

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

以put方法在JDK8中有了很大的改變

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;

    //如果當前map中無數據，執行resize方法。并且返回n

        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)

            n = (tab = resize()).length;

     //如果要插入的鍵值對要存放的這個位置剛好沒有元素，那么把他封裝成Node對象，放在這個位置上就完事了

        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

    //否則的話，說明這上面有元素

        else {

            Node<K,V> e; K k;

        //如果這個元素的key與要插入的一樣，那么就替換一下，也完事。

            if (p.hash == hash &&

                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

                e = p;

        //1.如果當前節點是TreeNode類型的數據，執行putTreeVal方法

            else if (p instanceof TreeNode)

                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

            else {

        //還是遍歷這條鏈子上的數據，跟jdk7沒什么區別

                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {

                    if ((e = p.next) == null) {

                        p.next = newNode(hash, key, value, null);

            //2.完成了操作后多做了一件事情，判斷，并且可能執行treeifyBin方法

                        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) //true || --

                    e.value = value;

           //3.

                afterNodeAccess(e);

                return oldValue;

            }

        }

        ++modCount;

    //判斷閾值，決定是否擴容

        if (++size > threshold)

            resize();

        //4.

        afterNodeInsertion(evict);

        return null;

    }

treeifyBin()就是將鏈表轉換成紅黑樹。

之前的indefFor()方法消失 了，直接用(tab.length-1)&hash，所以看到這個，代表的就是數組的下角標。

static final int hash(Object key) {

        int h;

        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

    }

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