Java常用类:HashMap类详解

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墨衍会员 · AI 创作全网分发码龄9年

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原创最新推荐文章于 2026-05-01 06:34:45 发布 817 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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作为一个稀有的Java妹子，所写的所有博客都只是当作自己的笔记，留下证据自己之前是有用心学习的～哈哈哈哈（如果有不对的地方，也请大家指出，不要悄悄咪咪的不告诉我）

HashMap

本文的分享是基于jdk1.8版本

1.数据结构

HashMap底层的数据结构是数组+链表，基本的数据单位是Node<K,V>，包括key，value，next。
HashMap以key的hash值为数组下标查找或添加元素，当不同的key有相同的hash值时，出现hash碰撞，就是说本来不同的key应该是对应不同的hash，那么就可以在数组的不同下标位置处存放各自的value，然而事实并不是想象中那么美好，所以出现碰撞时，需要在同一个下标位置存放两个元素，因为Node有next属性，只需把该位置元素的next指向新的元素就可以了。

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) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
}

横向就是HashMap的数组结构，通常情况下，元素都是放在不同的下标位置处，纵向是链表结构，当发生hash碰撞时，就在该下标处生成链表结构。
在这里插入图片描述

2.成员变量

//数组，存放所有的元素
transient Node<K,V>[] table;
//默认的初始容量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//默认的负载因子 
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//获取一个Node<K,V>集合，包含HashMap中的所有元素
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
//hashMap的大小
 transient int size;
 //判断是否需要扩容的大小，阈值
 int threshold;
 //负载因子
 final float loadFactor;

3.构造函数

//自定义初始化容量和负载因子
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
//自定义初始化容量，使用默认负载因子
public HashMap(int initialCapacity);
//使用默认初始化容量和默认的负载因子
public HashMap();
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m);

4.put方法

HashMap不是在构造方法处初始化table的，而是在put元素的时候初始化table。

 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;
        //判断table是否为空
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        	//为空需要初始化table
            n = (tab = resize()).length;
        //计算key所在的下标位置是否有元素
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        	//没有元素的话，直接将传入的key,value存放到相应的位置
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //判断传入的key与已存在的key是否相等
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                //把新的元素保存下来，将value更新
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
            	//如果已有的元素key不等于新的，则需要把新的元素放到链表的尾部
                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;
                }
            }
            //HaspMap中存在相同key，替换掉旧的value值
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        //将长度+1，并且判断长度是否超过了阈值
        if (++size > threshold)
        	//扩容
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

总结：通过key的hash值找到数组下标处有没有元素存在，没有则直接把Node放进去，有的话判断该处元素的key与传入的key是否相等，相等则用传入的value替换旧的value，不相等则在当前下标位置处放入链表的尾部。

5.get方法

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;
        //判断数组下标为key的hash值处是否为null
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            //不为空则判断下标处元素的key与传入的key是否相等
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                //相等就返回
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                	//不相等时，循环链表，直到找到相同key的元素
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

总结：先根据key的hash值找数组下标，如果为null，直接返回null；不为空，则判断当前元素的key是否与传入的key相等，相等则返回，不相等则循环该处的链表，直到找到相等的key。

6.resize方法

为什么需要扩容呢？因为当HashMap的元素越来越多时，发生碰撞的几率也会变大，链表会越来越多，查询和添加的效率也会变慢。所以当元素个数超过阈值就会调用resize扩容方法。注意这里的元素个数不是size，是容量*loadFactor，如果容量为16，loadFactor为0.75，那么当size>12时就会触发扩容机制。
扩容是把容量扩大两倍，然后把原来的元素重新计算hash值放入新的HashMap中，这个过程比较耗时，所以能提前预知集合大小的，尽量初始化大小。

7.其他的常用方法

//是否存在key
public boolean containsKey(Object key) {
        return getNode(hash(key), key) != null;
    }
//是否存在value    
public boolean containsValue(Object value) {
        Node<K,V>[] tab; V v;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                    if ((v = e.value) == value ||
                        (value != null && value.equals(v)))
                        return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
//获取所有的value值    
public Collection<V> values() {
        Collection<V> vs = values;
        if (vs == null) {
            vs = new Values();
            values = vs;
        }
        return vs;
    }

8.循环HashMap

使用entrySet（）方法可以一次性获取所有的key和value，不用循环获取value，提升效率。

 public static void main(String[] args) {
        Map<String,String> map = new HashMap<>(8);
        map.put("1","hhh");
        map.put("2","rrr");
        map.put("3","uuu");
        for(Map.Entry<String,String> entry:map.entrySet()){
            System.out.println("key:"+entry.getKey()+",value:"+entry.getValue());
        }
    }
结果：
key:1,value:hhh
key:2,value:rrr
key:3,value:uuu

9 HashMap与HashTable的异同

1.相同点：
两个都是基于哈希表实现的，每个元素是Key-value对，内部都是采用链表来解决冲突问题，容量不足时会自动扩容
2.不同点：
HashMap是线程不安全的，HashTable是线程安全的
HashMap的key和value都支持null，而HashTable的key和value不支持null