HashMap源码解析

最新推荐文章于 2025-12-27 15:45:53 发布

原创

最新推荐文章于 2025-12-27 15:45:53 发布 · 933 阅读

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#java #开发语言 #hash

前言

在编程的世界里，有一种神奇的工具，它小巧却强大，灵活而可靠，它是Java中最常用的数据结构之一，它就是HashMap。然而，你是否曾经好奇过，这么强大的工具，其背后的实现原理是怎样的呢？今天，让我们一起揭开HashMap源码的神秘面纱，探索这个Java世界中的瑞士军刀。

首先，我们需要明白，HashMap并不是一个简单的哈希表，它是一个基于哈希表实现的Map接口的子类。哈希表是一种数据结构，它通过哈希函数将键值对映射到数组的一个位置，从而实现快速查找。而HashMap则在此基础上，增加了一些额外的功能和优化，使得它在处理大量数据时更加高效。

源码分析

那么，HashMap是如何工作的呢？它的工作原理可以简化为以下几个步骤：

初始化：当我们创建一个HashMap对象时，它会调用构造函数，创建一个新的数组和一个空的Node对象列表。

/**
 * 系列构造方法，推荐在初始化时根据实际情况设置好初始容量，用好了可以显著减少 resize，提升效率
 */
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
     
     
    //检查初始容量是否小于0，如果是则抛出异常。
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                initialCapacity);
    //检查初始容量是否大于最大容量，如果是则将初始容量设置为最大容量
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
    //检查负载因子是否小于等于0或者是非数字，如果是则抛出异常。
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                loadFactor);
    //将传入的负载因子赋值给当前对象的负载因子。
    this.loadFactor = loadFactor;
    //根据初始容量计算阈值并赋值给当前对象的阈值
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

//调用带默认负载因子的构造方法，传入初始容量。
public HashMap(int initialCapacity) {
     
     
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//调用无参构造方法，将默认负载因子赋值给当前对象的负载因子。
public HashMap() {
     
     
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
}
//调用带映射参数的构造方法，将传入的映射赋值给当前对象的键值对，并将默认负载因子赋值给当前对象的负载因子。
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
     
     
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
    putMapEntries(m, false);
}

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：这是一个带有初始容量和负载因子的构造方法。初始容量是HashMap在创建时可以容纳的元素数量，而负载因子是一个浮点数，表示HashMap在扩容之前可以达到的最大填充程度。如果初始容量小于0或者大于最大容量（MAXIMUM_CAPACITY），则会抛出异常。如果负载因子小于等于0或者是非数字（NaN），也会抛出异常。
public HashMap(int initialCapacity)：这是一个只带有初始容量参数的构造方法，它调用了上一个构造方法，并使用默认的负载因子（DEFAULT_LOAD_FACTOR）。
public HashMap()：这是一个无参构造方法，它设置了默认的负载因子（DEFAULT_LOAD_FACTOR）和其他字段的默认值。
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)：这是一个带有Map参数的构造方法，它首先设置了默认的负载因子，然后调用了putMapEntries方法将传入的Map中的所有键值对放入HashMap中。

插入：当我们向HashMap中插入一个键值对时，首先会使用键的hashCode()方法计算出其在数组中的一个位置，然后检查该位置是否已经有Node对象存在。如果不存在，则创建一个新的Node对象并放入该位置；如果存在，则更新该Node对象的value字段。

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; // 如果哈希表为空或者长度为0，则调用resize()方法进行扩容
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 如果对应位置为空，则创建一个新的节点并放入该位置
        else {
     
     
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p; // 如果当前节点的哈希值和键都匹配，则将当前节点赋值给e
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTre; // 如果当前节点是TreeNode类型，则调用putTre方法获取要插入的节点
            else {
     
     
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
     
     
                    if ((e = p.next) == null) {
     
     
                        p.next = newNode(hash, key, value, null); // 如果当前节点的下一个节点为空，则创建一个新的节点并放入当前节点的下一个位置
                        if (binCount >= TREEIFY_T