HashMap源码--(五)Entry

HashMap源码–(五)Entry

HashMap继承了Map,HashMap.Entry实现了Map.Entry类,并实现了Entry类里的方法。
Entry的实现是一个链表。它的属性包括key、value、next、hash。
HashMap存数据是以key-value的键值对方式,实际HashMap存的是Entry数组,key-value就是Entry对象key和value属性。
Entry类的属性和构造器如下:

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        final int hash;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
}

这里的key是用final定义的,可以看出对于Entry对象来说,key值只能被赋值一次。key也可以赋null。key主要的作用就是用于计算哈希值得出存放位置,使数据快速存取。上面说了HashMap中存放的就是Entry,那在HashMap在存值时,由于key值是final的,不能再次被赋值,所以会先匹配key值是否存在,如果存在,则key对应的Entry对象的value将被覆盖,如果不存在,则创建Entry对象。HashMap取值时,根据key来取值的方式最常用。
Entry类中包含了获取key和value的方法,也包括equals、hashCode、toString,Entry还有两个没有方法内容的方法,如下:

        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();}

        /**
         * 该方法用于key值存在,value被覆盖时
         */
        void recordAccess(HashMap<K,V> m) {}
        /**
         * 该方法用于entry被移除时
         */
        void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {}

对Entry操作的方法有addEntry、createEntry等,这些操作方法可以看出Entry链表的存储方式,如下:

    /**
     *添加Entry
    */
    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        //在Entry数组table中获取bucketIndex位置的数据
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        //向table数组bucketIndex位置添加Entry对象
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        //调整数组大小
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

    /**
     *创建Entry
    */
    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        //在Entry数组table中获取bucketIndex位置的数据
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    //向table数组bucketIndex位置添加Entry对象
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        size++;
    }

addEntry放在put方法添加数据时使用,是根据给定的key、value、hash添加到Entry数组table的bucketIndex位置。要向数组中加数据,这个方法也需要负责resize数组的大小length。当然如果想改变HashMap的put数据的方式,需要重写这个方法。table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
这段代码是向table数组加Entry对象,这个Entry的next指向table数组的bucketIndex位置。
createEntry同addEntry很像,但它只是向数组赋值,不调整大小。在HashMap构造器使用。

### Java HashMap 源码解析 Java 的 `HashMap` 是基于哈希表实现的一种数据结构,它允许存储键值对 (Key-Value Pair),并支持快速的插入、删除和查找操作。以下是关于其内部工作原理的一些关键点: #### 数据结构设计 `HashMap` 使用数组加链表(或者红黑树)的方式来解决哈希冲突问题。具体来说: - **数组**:用于存储桶 (Bucket)- **链表/红黑树**:当多个键映射到同一个桶时,这些键会以链表的形式存储;如果链表长度超过一定阈值,则转换为红黑树。 这种设计使得在大多数情况下可以保持 O(1) 时间复杂度的操作性能[^3]。 #### 主要成员变量 以下是 `HashMap` 类中几个重要的字段及其作用: - `transient Node<K,V>[] table`: 存储实际数据的数组。 - `final float loadFactor`: 负载因子,默认值为 0.75,表示何时需要扩容。 - `int threshold`: 当前容量乘以负载因子的结果,决定了什么时候触发重新调整大小的动作。 - `static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8`: 如果某个桶上的节点数量达到此数值,则该链表会被转化为一棵平衡二叉搜索树。 #### 核心方法剖析 1. **put 方法** 插入新元素时,先计算 key 对应 hash 值的位置 index。如果目标位置为空则直接放置新的 Entry;否则遍历已有条目寻找相同 Key 或者处理碰撞情况。 2. **get 方法** 获取指定 key 所关联 value 过程相对简单明了——依据同样的逻辑定位至相应索引处再逐一匹配直至找到完全一致项为止即可返回对应 Value 值。 ```java // 示例代码展示 put 和 get 的基本流程 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 { ... } } ``` --- ### C++ Hashmap 实现原理 尽管标准库并没有提供名为 “hashmap” 的容器类型名称,但实际上我们可以利用 STL 提供的标准模板类 unordered_map 来完成类似功能开发任务需求[^2]。 #### 关键特性对比 | 特性 | std::unordered_map | |-----------------|-----------------------------------------| | 底层实现 | 开放寻址法 / 拉链法 | | 平均时间复杂度 | 查找、插入、删除均为 O(1) | 值得注意的是,在某些特定场景下由于存在大量重复 keys 导致频繁 rehashing 可能会使最坏情形退化成接近线性的表现效果。 --- ### Python Dict 内部结构 Python 字典 (`dict`) 同样采用了类似的哈希表机制作为基础构建单元之一[^4]。然而为了进一步优化空间利用率以及提升运行效率等方面考虑引入了一些额外改进措施比如紧凑型分配策略等等从而形成了独具特色的版本特点如下所示: - **动态增长**: 初始状态下仅占用少量内存区域随着不断新增项目逐步按需扩展规模直到满足当前所需为止. - **探查序列**: 解决冲突采用开放地址技术即一旦发现预设槽位已被占据便沿着固定模式继续向前探索下一个可用选项. 另外还有一点特别之处在于 Pyhton3.x 系列之后对其做了重要改动取消了原本单独维护顺序信息的做法转而依靠原生词条布局自然形成访问次序记录因此既保留原有优势又能节省更多资源消耗. ```python # 创建一个简单的字典对象演示如何运作 my_dict = {"apple": 1, "banana": 2, "cherry": 3} print(my_dict["banana"]) # 输出结果应该是 '2' ``` ---
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