关于HashMap存值的学习

       今天看到有网友说HashMap存值是按照键的顺序排好的，所以很奇怪为什么说它是无序的，然后下边网友给出了插入很多数据的例子，结果顺序是乱的。首先HashMap无序是指它并没有按照插入的顺序排列，而不是指按照自然顺序排列，其次借这次机会学习一下HashMap的存值原理，为何插入的数据多了顺序就乱了。

首先插入几个比较简单的键：

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("a", 1);
    map.put("c", 2);
    map.put("b", 3);
    map.put("d", 4);
    System.out.println(map);
}

输出结果：

{a=1, b=3, c=2, d=4}

 果然是排好序的，然后看一下HashMap存值的源码，看一下不存在hash冲突时的存值方式：

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 {
        ...
    }
    ...
}

可以看出来存值的时候传入了一个计算好的hash值，然后判断map中下标 (n - 1) & hash 处是否有数据，如果无数据则将插入的键和值存入该下标处。那为什么它是排好序的呢？我们来看一下源码：

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}


static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

从HashMap的put方法可以看出，传入的hash值是通过hash( )这个方法根据键的hash值计算出的一个值，所以我们插入"a"，"c"，"b"，"d"，但它却是排好序的，因为它是根据键的hash值来判断插入的位置的。

接下来试着插入如下几个键值对，同时我们用HashMap中的hash( )方法计算出键的hash值将其输出，并输出插入的下标，因为HashMap的默认大小是16，所以这里n-1直接取15：

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();

    map.put("a", 1);
    map.put("b", 3);
    map.put("ac", 2);
    map.put("aa", 4);
    for(Map.Entry entry: map.entrySet()) {
        int hash = hash(entry.getKey());
        System.out.println(entry.getKey()+"="+entry.getValue()+"，hash="+hash+"，插入的下标为："+(15 & hash));
    }

}

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

输出结果：

aa=4，hash=3104，插入的下标为：0
a=1，hash=97，插入的下标为：1
b=3，hash=98，插入的下标为：2
ac=2，hash=3106，插入的下标为：2

在这里根据hash( )计算出的值与15进行&（与运算）后计算出插入的下标，可以看出，计算后的下标并不按照hash值的大小的顺序，所以就会出现网友说的，多插入一些数据试试，顺序就会乱，这里不再赘述&（与运算）。

但这里 "b" 和 "ac" 下标都是2，它是如何存值的呢？这里就涉及到了HashMap处理hash冲突的方法，看一下存在hash冲突时的存值方式，采用了链表的形式：

Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
    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;
    }
}
if (e != null) { // existing mapping for key
    V oldValue = e.value;
    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
        e.value = value;
    afterNodeAccess(e);
    return oldValue;
}

其中p为下标为(n - 1) & hash处的键值对，如果p的键与插入的内容的hash相等，并且键是相等的，则将p的值更换；

循环向下遍历链表，如果p的下一个节点为空，则将插入的内容放入p的下一个节点，跳出循环结束；

如果在遍历中发现了与插入的内容的hash相等的节点，并且键是相等的，则跳出循环，将该节点的值更换。

据此可以看出，HashMap使用数组加链表的形式实现，当存入的下标相同时，是根据插入的顺序存入相应的链表的，我们将 "b" 和 "ac" 的插入顺序调换后看下输出结果：

aa=4，hash=3104，插入的下标为：0
a=1，hash=97，插入的下标为：1
ac=2，hash=3106，插入的下标为：2
b=3，hash=98，插入的下标为：2

结果验证想法是正确的，当然HashMap中还有resize( )方法调整数组的大小会影响到存值，还有其他一些相关的方法，这里不再深究，后边再学习。