2021-08-09 hashmap 底层原理

hashmap底层原理

（基于jdk7）
HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap 是无序的，即不会记录插入的顺序。
数组 + 链表结构实现
在调用put方式时,创建了16长度数组（Entry<K, V>，是一个单链表节点），首先会对key进行hash运算，计算出一个足够散列的hash之后与运算（求模）得到需要插入的数组位置；
进行判断，该数组位置是否为空：
如果为空：代表该位置没有值，直接插入
如果不为空：代表该位置已经存在值：
首选取出值，进行判断，如果要插入的值和某个节点相等（同一个对象）就进行值的替换。
那么就会创建链表结构，将节点插入到这个单向链表
注意：JDK7插入链表使用的头插法（新的节点是数组里面）
（七上八下）
数组容量到达3/4(0.75)，数组就需要扩容，
每次扩容是原有容量的两倍！！！

//默认初始化容量为16，采用了位运算值是2的4次幂。
 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
 
 //最大容量为 2^30
 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
 
 //默认的加载因子为0.75倍，就是当这个数组达到0.75倍的时候进行扩容
 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

//空的
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};

Entry（存储元素）：

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;				//记录每一个节点的key值
        V value;					//记录每一个节点的value值
        Entry<K,V> next;    		//单向链表。记录下一个节点
        int hash;					//记录每一个节点的hash值
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

//键值对Entry的数量
transient int size;

//阈值(就是到达扩容的一个临界点)
int threshold;

//加载因子
final float loadFactor;

hashmap的构造函数：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
		//如果初始化的容量小于0，抛出异常
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        //如果容量大于最大容量，就让容量等于最大值
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //加载因子小于0或者不是数字，NaN：not a number(不是数字)
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = initialCapacity;
        init();
    }
	
	 public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    
	public HashMap() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

hashmap的put方法：

public V put(K key, V value) {
		//如果这个table是空的，就初始化，在调用put方法的时候，创建一个默认为长度为16的数组
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        //如果key为空值，就放在坐标为0的链表里面
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        //hash的算法：大量的异或运算
        int hash = hash(key);
        //计算下标
        int i = indexFor(hash, table.length);
        //e等于下标为i的节点;e不为空;
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            //如果key值相等，就覆盖了;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        //头插法
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

inflateTable方法：（根据创建HashMap时传入的初始容量或者默认初始容量来创建数组，并初始化table。）

private void inflateTable(int toSize) {
        // 判断是否是2的幂方
        int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);

        threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
        table = new Entry[capacity];
        initHashSeedAsNeeded(capacity);
    }

putForNullKey方法：

private V putForNullKey(V value) {
		//e等于下标为0的节点;e不等于空,表示下标为0的节点不为空;如果key值不为空，就next
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
        //HashMap中是允许key为null的，并将原来存在的value覆盖，返回原来的value
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);
        return null;
    }

hash值算法：

final int hash(Object k) {
        int h = hashSeed;
        if (0 != h && k instanceof String) {
            return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
        }
        //进行大量的异或运算使值足够的散列
        h ^= k.hashCode();
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

indexFor（与运算）：

static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

addEntry：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
		//大于阈值并且要插入位置的链表不为空
        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);
    }

resize（扩容）：

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);
    }

createEntry：

将新创建的Entry通过头插法插入到链表中

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }

hashcode比较和equals比较：

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            }

两个对象的equals相等，那么他们的hashcode一定相等；hashcode相等，他们不一定相等；hashcode不相等，那么他们一定不相等；