Java HashMap 实现源代码分析

最新推荐文章于 2025-08-08 22:01:10 发布

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本文深入探讨了HashMap的工作原理，包括其内部结构、哈希算法、冲突解决策略及扩容机制。通过详细解析源代码，帮助读者理解如何高效使用HashMap。

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最近在用HashMap的时候，碰到一些问题，有疑惑，遂查看源代码分析了一下。

我们知道，HashMap<K, V>是以键值对来读写数据的，那它底层用于存放Value的什么？又如何判断两个Key是否相等呢？

首先说说哈希表的一些相关概念，可能有些名词会有不同的叫法。

容量：散列表中散列数组大小
散列运算：key->散列值(散列数组下标)的算法， h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
散列桶：散列值相同的元素的“线性集合”
加载因子(loadFactor)：散列数组的加载率，一般小于75%比较理想(即元素数量/散列数组大小)。
- threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);//阈值=新的容量*加载因子，当新增元素时达到了阈值就要再次扩容
散列查找：根据Key计算散列值，根据散列值(下标)找到在散列桶，在散列桶中顺序比较Key，如果相同(Key的hascode相同、且equals()为true)就返回Value；散列表中Value可以重复，只要其对应的Key不一样即可；如果Key相同，新添加的元素会覆盖原来的Value。

再来看看HashMap类中的几个主要成员变量：

Entry[] table;//Entry<K, V>型的数组，用于存放Value，每个Entry元素里有Key, Value, hash与next(指向下一个Entry)
int size;//所有Value的数量，Map的实际容量
int threshold;//阀值，超过之后要对table扩容
final float loadFactor;//加载因子

table实际上是一个Entry<K, V>型的数组，它就是用于存放键值对的，而不同的Key可能会算出相同的hash code，因此，table的某一个下标可能会有多个Entry, 而Entry里有一个Entry<K, V> next的属性，用于指向下一个Entry——实际上就是一个链表，这样，key相同的Value也能放到table的同一个置，通过next来引用下一个Entry.

Entry[] table

Entry

↓

e.next

↓

e.next

↓

null

同一个散列桶中有多个Entry时

Entry：HashMap中的内部类

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

/*Entry 这里是一个链表，也就是散列桶中的线性集合：

* 当hash code相同时，位于table的同一个下标中，能过next连成一个线性集合。

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;
        }

}

HashMap的put方法(增加元素)：

public V put(K key, V value) {
        if (key == null)//可以以null为key
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key.hashCode());//算出此key的hash code,用位移的算法
        int i = indexFor(hash, table.length);//用hashcode&table长度，即将hashcode的高位清零，保留低位(与table长度一样)的位，这样得到的下标，一定在table的长度范围之内。

//找到table下标为i的位置，如果此位置已经有元素即两个元素的Key的hashcode相同，则说明此散列桶有多个元素；

//从第一个Entry开始，循环e.next遍历此链表并判断:

for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;

//如果两个Entry的hashcoe相同，且equals，那么则认为是同一个Key
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;

  //则把这个新元素替换原来的元素
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);

  //并返回原来的元素
                return oldValue;
            }
        }
  //如果table下标为i的位置为null，则说明此散列桶为空，直接将新元素添加到此即可
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);*注
        return null;
}

*注：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];//e为null
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);//新建Entry，next为null
if (size++ >= threshold)//如果实际大小超过阀值，则扩容
resize(2 * table.length);
}