深入理解HashMap底层原理剖析(JDK1.8)

最新推荐文章于 2025-09-28 09:00:00 发布

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本文深入剖析HashMap在JDK1.8中的实现，涵盖存储结构、常量成员、构造方法、put/get/remove操作及resize()方法。HashMap基于数组+链表+红黑树，提供快速访问但非线程安全。扩容时，元素通过rehash分布到新槽，解决冲突并保持高效性能。

接下来会从以下几个方面介绍 HashMap 源码相关知识：

　　1、HashMap 存储结构

　　2、HashMap 各常量、成员变量作用

　　3、HashMap 几种构造方法

　　4、HashMap put 及其相关方法

　　5、HashMap get 及其相关方法

　　6、HashMap remove 及其相关方法

　　7、HashMap 扩容方法　resize()

　　介绍方法时会包含方法实现相关细节。

　　先来看一下 HashMap 的继承图：

HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。 HashMap 最多只允许一条记录的键为 null ，允许多条记录的值为 null 。HashMap 非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap 方法使 HashMap 具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

一、HashMap 存储结构

　　HashMap是数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示：

　源码中具体实现如下：　　

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// Node<K,V> 类用来实现数组及链表的数据结构

　 static class Node<K,V> implements

Map.Entry<K,V> {

final int hash; //保存节点的 hash　值

final K key; //保存节点的　key　值

V value;　//保存节点的　value 值

Node<K,V> next;　//指向链表结构下的当前节点的　next 节点，红黑树　TreeNode　节点中也有用到

Node(int

hash, K key, V value, Node<K,V> next) {

this.hash = hash;

this.key = key;

this.value = value;

this.next = next;

}

public final K getKey() { }

public final V getValue() { }

public final String toString() { }

public final int hashCode() {

}

public final V setValue(V newValue) {

}

public final boolean equals(Object o) {

}

public class

LinkedHashMap<K,V> {

static class Entry<K,V> extends

HashMap.Node<K,V> {

Entry<K,V> before, after;

Entry(int

hash, K key, V value, Node<K,V> next) {

super(hash, key, value, next);

}

　// TreeNode<K,V> 继承 LinkedHashMap.Entry<K,V>，用来实现红黑树相关的存储结构

static final class TreeNode<K,V> extends

LinkedHashMap.Entry<K,V> {

TreeNode<K,V> parent; // 存储当前节点的父节点

TreeNode<K,V> left;　//存储当前节点的左孩子

TreeNode<K,V> right;　//存储当前节点的右孩子

TreeNode<K,V> prev; // 存储当前节点的前一个节点

boolean red;　// 存储当前节点的颜色（红、黑）

TreeNode(int

hash, K key, V val, Node<K,V> next) {

super(hash, key, val, next);

}

二、HashMap 各常量、成员变量作用　　

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//创建 HashMap 时未指定初始容量情况下的默认容量

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

//HashMap 的最大容量

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

//HashMap 默认的装载因子,当 HashMap 中元素数量超过容量*装载因子时，进行　resize()　操作

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

//用来确定何时将解决 hash 冲突的链表转变为红黑树

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

// 用来确定何时将解决 hash 冲突的红黑树转变为链表

static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

/* 当需要将解决 hash 冲突的链表转变为红黑树时，需要判断下此时数组容量，若是由于数组容量太小（小于　MIN_TREEIFY_CAPACITY　）导致的 hash冲突太多，则不进行链表转变为红黑树操作，转为利用　resize() 函数对　hashMap 扩容　*/

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

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//保存Node<K,V>节点的数组

transient Node<K,V>[] table;

//由　hashMap 中 Node<K,V>　节点构成的 set

transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

//记录 hashMap 当前存储的元素的数量

transient int size;

//记录　hashMap 发生结构性变化的次数（注意　value 的覆盖不属于结构性变化）

transient int modCount;

//threshold的值应等于 table.length * loadFactor, size 超过这个值时进行　resize()扩容

int threshold;

//记录 hashMap 装载因子

final float loadFactor;

　　三、HashMap 几种构造方法

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