HashMap 源碼解析

来源:http://www.cnblogs.com/lewis0077/archive/2016/04/02/5347061.html
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HashMap簡介: HashMap在日常的開發中應用的非常之廣泛,它是基於Hash表,實現了Map介面,以鍵值對(key-value)形式進行數據存儲,HashMap在數據結構上使用的是數組+鏈表。允許null鍵和null值,不保證鍵值對的順序。 HashMap檢索數據的大致流程: 當我們使用Ha ...


HashMap簡介:

  HashMap在日常的開發中應用的非常之廣泛,它是基於Hash表,實現了Map介面,以鍵值對(key-value)形式進行數據存儲,HashMap在數據結構上使用的是數組+鏈表。允許null鍵和null值,不保證鍵值對的順序。

HashMap檢索數據的大致流程:

  當我們使用HashMap搜索key所對應的value時,HashMap會根據Hash演算法對key進行計算,得到一個key的hash值,再根據hash值算出該key在數組中存儲的位置index,然後獲取數組在index位置的鍵值對e,再使用鏈表對e進行遍歷,查找遍歷的元素是否和給定的key相符合,若有符合的,則返回其value值。

 自己手動畫了一個HashMap的數據結構圖:

HashMap源碼分析:

  HashMap是存儲鍵值對的集合,實現了Map介面,下麵我們看一下Map介面的定義:

 

/**
*映射key到value的頂級介面,不能包含重覆的key,一個key最多可以映射到一個value,鍵和值均可為null
*/
public interface Map<K,V> {

    //返回該map包含的鍵值對的個數,如果鍵值對的個數超過了Integer.MAX_VALUE,則返會Integer.MAX_VALUE
    int size();

    //如果該Map沒有包含鍵值對,則返回true,否則返回false
    boolean isEmpty();

    //判斷該map是否包含指定的key所對應的鍵值對,key可以為null
    boolean containsKey(Object key);

    //判斷該map是否包含指定的value所對應的鍵值對,若map中包含有一個及以上的key,對應指定的value,則返回true,value可以為null
    boolean containsValue(Object value);

    //返回指定的key所對應的value,若key不存在,則返回null;但是返回null的key,不代表key在map中不存在,有可能是key所對應的value為null
    V get(Object key);

    //將指定的key和value映射為一個鍵值對,放入map中;若之前該map中包含了指定的Key,則該key所對應的老的值oldValue將會被替換為value
    V put(K key, V value);

    //刪除指定的key所對應的鍵值對,並返回該key對應的value
    V remove(Object key);

    //將指定的map中的鍵值對複製到當前map中
    void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);

    //清除map中所有的鍵值對,該操作完成後,該map就是空的了
    void clear();

    //將map中所有的key返回,由於map中的key是不能重覆的,所以用Set集合的方式裝載所有的key
    Set<K> keySet();

    //將map中所有的value返回,由於map中的value是可重覆的,所以用Collection集合的方式裝載所有的value
    Collection<V> values();

    //將map中所有的鍵值對Entry返回,由於map中的鍵值對是不可重覆的(key不可重覆),所以用Set集合的方式裝載所有的value
    Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

    //Map中承載鍵值對的數據結構Entry
    interface Entry<K,V> {

        //返回鍵值對的鍵值key
        K getKey();

        //返回鍵值對的value值
        V getValue();

        //將當前鍵值對的value值 替換為指定的value值
        V setValue(V value);

        //判斷指定的對象和當前鍵值對是否equals相等,若相等,則代表是同一個鍵值對;
        boolean equals(Object o);

        //返回當前鍵值對的hashCode值
        int hashCode();
    }

    //判斷指定對象和當前Map的equals是否相等
    boolean equals(Object o);

    //返回當前Map的hashCode
    int hashCode();
}

 

 

下麵我們具體的看一下HashMap:

    //HashMap是基於hash表來實現Map介面的,HashMap維護了下麵幾個變數:

    //HashMap預設的初始化大小為16
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    //HashMap包含鍵值對的最大容量為2^30,HashMap的容量一定要是2的整數次冪
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    //預設的載入因數為0.75
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    //裝載鍵值對的內部容器Entry數組,長度一定得是2的冪
    transient Entry[] table;

    //HashMap中包含的鍵值對的個數
    transient int size;

    //HashMap的極限 當鍵值對的個數達到threshold時,數組table要擴容的
    int threshold;

    //載入因數
    final float loadFactor;

    //HashMap結構上被改變的次數,結構上的改變包括:鍵值對的大小的改變,修改HashMap的內部結構(比較進行了rehash操作),此屬性用來保持fail-fast
    transient volatile int modCount;

接下來我們看一下HashMap的構造函數:

/**
*根據指定的容量initialCapacity和載入因數loadFactor構造HashMap
*/
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //對initialCapacity進行參數校驗,若小於0,則拋出IllegalArgumentException異常
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        //若initialCapacity大於MAXIMUM_CAPACITY(2^30),則將MAXIMUM_CAPACITY賦值給initialCapacity
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //對參數loadFactor進行有效性校驗,不能<=0,不能非數字,否則拋出IllegalArgumentException異常
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        // Find a power of 2 >= initialCapacity 找到一個2的冪的數capacity,使其不小於參數initialCapacity
        int capacity = 1;
        //若capacity小於initialCapacity,則將capacity擴大一倍
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;

        this.loadFactor = loadFactor;
        //設置極限,大小為 capacity * loadFactor,即(容量*負載因數)
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);
        //創建一個大小為capacity的Entry數組table,用來保存鍵值對
        table = new Entry[capacity];
        //調用方法init(),進行額外的初始化操作
        init();
    }
    //init方法是空的,如果你定製額外的初始化操作,可以繼承HashMap,覆蓋init()方法
    void init() {

    }

    //通過指定的容量initialCapacity來構造HashMap,這裡使用了預設的載入因數DEFAULT_LOAD_FACTOR 0.75
    public HashMap(int initialCapacity) {
            this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    //無參的構造函數 載入因數為DEFAULT_LOAD_FACTOR 0.75,容量為預設的DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 16,極限為 16*0.75=12
    public HashMap() {
            this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
            threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
            table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
            init();
    }

 

下麵我們看一下HashMap中承載鍵值對的數據結構Entry的實現,Entry<K,V>是HashMap的一個靜態內部類

/**
*Entry是HashMap裡面承載鍵值對數據的數據結構,實現了Map介面裡面的Entry介面,除了方法recordAccess(HashMap<K,V> m),recordRemoval(HashMap<K,V> m)外,其他方法均為final方法,表示即使是子類也不能覆寫這些方法。
*/
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        //鍵值,被final修飾,表明一旦賦值,不可修改
        final K key;
        //value值
        V value;
        //下一個鍵值對的引用
        Entry<K,V> next;
        //當前鍵值對中鍵值的hash值
        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;
        }

        public final K getKey() {
            return key;
        }

        public final V getValue() {
            return value;
        }

        //設置value值,返回原來的value值
        public final V setValue(V newValue) {
          V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }
        //比較鍵值對是否equals相等,只有鍵、值都相等的情況下,才equals相等
        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();
            //若k1 == k2(k1,k2引用同一個對象),或者k1.equals(k2)為true時,進而判斷value值是否相等
            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
                Object v1 = getValue();
                Object v2 = e.getValue();
                //若v1 == v2(v1,v2引用同一個對象),或者v1.equals(v2)為true時,此時才能說當前的鍵值對和指定的的對象equals相等
                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                    return true;
            }
            //其他均為false
            return false;
        }

        public final int hashCode() {
            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
                   (value==null ? 0 : value.hashCode());
        }

        public final String toString() {
            return getKey() + "=" + getValue();
        }

        //此方法只有在key已存在的時候調用m.put(key,value)方法時,才會被調用,即覆蓋原來key所對應的value值時被調用
        void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
        }
        //此方法在當前鍵值對被remove時調用
        void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
        }
}

 

下麵是Hash的put方法的實現:

/**
*將指定的鍵key,值value放到HashMap中
*/
public V put(K key, V value) {
    //首先判斷鍵key是否為null,若為null,則調用putForNullKey(V v)方法完成put
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    //程式走到這,說明key不為null了,先調用hash(int)方法,計算key.hashCode的hash值
    int hash = hash(key.hashCode());
    //再調用indexFor(int,int)方法求出此hash值對應在table數組的哪個下標i上 (bucket桶)
    int i = indexFor(hash, table.length);
    //遍歷bucket桶上面的鏈表元素,找出HashMap中是否有相同的key存在,若存在,則替換其value值,返回原來的value值
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        //若元素e.hash值和上面計算的hash值相等,並且(e.key == 入參key,或者入參key equals 相等 e.key),則說明HashMap中存在了和入參相同的key了,執行替換操作
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            //在執行替換操作的時候,調用Entry對象的recordAccess(HashMap<K,V> m)方法,這個上面說過了
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }
    //程式走到這,說明原來HashMap中不存在key,則直接將鍵值對插入即可,由於插入元素,修改了HashMap的結構,因此將modeCount+1
    modCount++;
    //調用addEntry(int,K,V,int)方法進行鍵值對的插入
    addEntry(hash, key, value, i);
    //由於原來HashMap中不存在key,則不存在替換value值問題,因此返回null
    return null;
}

當key為null時,HashMap是這樣進行數據插入的:

//先看看HashMap中原先是否有key為null的鍵值對存在,若存在,則替換原來的value值;若不存在,則將key為null的鍵值對插入到Entry數組的第一個位置table[0]
private V putForNullKey(V value) {
    //獲取Entry數組的第一個元素:table[0],然後通過e.next進行鏈表的遍歷,若遍歷過程中有元素e.key為null,則替換該元素的值
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
        //說明原來之前HashMap中就已經存在key問null的鍵值對了,現在又插入了一個key為null的新元素,則替換掉原來的key為null的value值
        if (e.key == null) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            //在執行替換操作的時候,調用Entry對象的recordAccess(HashMap<K,V> m)方法,這個上面說過了
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }
    //程式走到這,說明HashMap中原來沒有key為null的鍵值對,需要直接插入元素,由於插入元素,修改了HashMap的結構,因此將modeCount+1
    modCount++;
    //調用addEntry(int,K,V,int)方法進行鍵值對的插入,這裡將入參hash設置為0,K為null,插入的位置index也為0,說明key為null的元素插入在bucket[0]第一個桶上
    addEntry(0, null, value, 0);
    return null;
}

 

HashMap在插入數據之前,要根據key值和hash演算法來計算key所對應的hash值

//根據key的hashCode值,來計算key的hash值
static int hash(int h) {
    // This function ensures that hashCodes that differ only by
    // constant multiples at each bit position have a bounded
    // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
/**
*在HashMap中要找到某個元素,需要根據key的hash值來求得對應數組中的位置,如何計算這個位置就是hash演算法.
*HashMap的數據結構是數組和鏈表的結合,所以我們當然希望這個HashMap裡面的元素位置儘量的分佈均勻些,儘量使得每個位置上的元素數量只有一個,
*那麼當我們用hash演算法求得這個位置的時候,馬上就可以知道對應位置的元素就是我們要的,而不用再去遍歷鏈表.
*所以我們首先想到的就是把hashcode對數組長度取模運算,這樣一來,元素的分佈相對來說是比較均勻的,但是,“模”運算的消耗還是比較大的,
*能不能找一種更快速,消耗更小的方式那?java中時這樣做的 :將hash值和數組長度按照位與&來運算
*/
static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1);
}

下麵我們看一看實際進行數據添加的操作addEntry方法

/**
*將指定的key,value,hash,bucketIndex 插入鍵值對,若此時size 大於極限threshold,則將Entry數組table擴容到原來容量的兩倍
*/
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    //取出原來bucketIndex處的鍵值對e
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    //創建一個新的鍵值對,使用給定的hash、key、value,並將新鍵值對的next屬性指向e,最後將新鍵值對放在bucketIndex處
    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
    //將size+1,若此時size 大於極限threshold,則將Entry數組table擴容到原來容量的兩倍
    if (size++ >= threshold)
        //調用resize(int)方法,進行數組的擴容
        resize(2 * table.length);
}

 

我們知道HashMap採用的數組+鏈表來實現的,當HashMap中元素的個數size大於極限threshold時,會進行數組的擴容操作,這個操作使用resize(int newCapacity)方法實現的:

/**
*將HashMap中Entry數組table的容量擴容至新容量newCapacity,數組的擴容不但涉及到數組元素的複製,還要將原數組中的元素rehash到新的數組中,很耗時;如果能預估到放入HashMap中元素的大小,最好使用new HashMap(size)方式創建足夠容量的HashMap,避免不必要的數組擴容(rehash操作),提高效率
*/
void resize(int newCapacity) {
    Entry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    //如果原數組的大小已經為允許的最大值MAXIMUM_CAPACITY了,則不能進行擴容了,這裡僅僅將極限threshold設置為Integer.MAX_VALUE,然後返回
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
        //將極限threshold設置為Integer.MAX_VALUE
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return;
    }
    //程式走到這,說明可以進行擴容,先創建容量為newCapacity的新Entry數組newTable
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
    //調用tranfer(Entry[] newTable)方法,進行數組元素的移動和rehashing
    transfer(newTable);
    //將新數組newTable賦值給table
    table = newTable;
    //計算極限threshold的最新值
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}

//將原Entry數組table中的所有鍵值對遷移到新Entry數組newTable上
void transfer(Entry[] newTable) {
    //原數組賦值給src
    Entry[] src = table;
    //新數組長度為newCapacity
    int newCapacity = newTable.length;
    //遍歷原數組
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {
        //獲取原數組中的元素(鍵值對),賦值給e
        Entry<K,V> e = src[j];
        //若元素e不為null
        if (e != null) {
            //將當前元素設值為null
            src[j] = null;
            //遍歷元素e所對應的bucket桶內的所有元素
            do {
                //獲取下一個元素next
                Entry<K,V> next = e.next;
                //重新計算鍵值對e在新數組newTable中的bucketIndex位置(即rehash操作)
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                //這步操作,說實話,沒看懂,有清楚的,請不吝賜教
                e.next = newTable[i];
                //將當前元素e放入新數組的i位置
                newTable[i] = e;
                //將下一個元素next賦值給當前元素,以便完成遍歷
                e = next;
            } while (e != null);
        }
    }
}

 

下麵我們看一下HashMap檢索數據的操作:

//獲取指定key所對應的value值
public V get(Object key) {
    //若key==null,則直接調用getForNullKey()方法
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    //到這說明key != null,先獲取key的hash值
    int hash = hash(key.hashCode());
    //在indexFor(int hash,int length)獲取key落在Entry數組的哪個bucket桶上,獲取該bucket桶上的元素e,進而遍歷e的鏈表,找相對應的key,若找到則返回key所對應的value值,找不到則返回null
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
         e != null;
         e = e.next) {
        Object k;
        //若元素e.hash == 上面計算的hash值,並且(e.key 和入參key是同一個對象的引用,或者e.key和入參key equals相等),
        //則認為入參key和當前遍歷的元素e的key是同一個,返回e的value值
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
            return e.value;
    }
    //上面遍歷了一遍也沒有找到,則返回null
    return null;
}

//獲取key為null的value值,由上面putForNullKey方法可知,key為null的鍵值對,被放在了Entry數組table的第一個bucket桶(table[0])
private V getForNullKey() {
    //獲取Entry數組table的第一個元素e,從e開始往下遍歷,若找到元素e.key 為null的,則直接返回該元素e.value值
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
        //找到元素e.key 為null的,則直接返回該元素e.value值
        if (e.key == null)
            return e.value;
    }
    //從table[0]開始,遍歷鏈表一遍,沒有找到key為null的,則返回null
    return null;
}

//獲取指定key所對應的鍵值對Entry,先獲取key的hash值,再獲取該hash值應放入哪個hash桶,然後遍歷該桶中的鍵值對,若有則返回該鍵值對;若沒有則返回null
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
    //若key為null,則hash值為0;若key != null,則利用hash(int)計算key的hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
    //獲取該hash值應放入哪個hash桶,並遍歷該hash桶
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
         e != null;
         e = e.next) {
        Object k;
        //若元素e.hash == hash,並且(e.key == key,或者 key.equals(e.key)為true),則認為入參key和當前遍歷的元素e.key是同一個,返回該元素e
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
    }
    //若沒有則返回null
    return null;
}

 

//判斷HashMap中是否含有指定key的鍵值對,內部用getEntry(Object key)來實現
public boolean containsKey(Object key) {
    return getEntry(key) != null;
}

 

 

//將指定Map中的所有元素(鍵值對)拷貝到當前HashMap中,對於當前HashMap中存在的key,則進行value值的替換
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    //若指定的Map中沒有元素,則直接返回
    int numKeysToBeAdded = m.size();
    if (numKeysToBeAdded == 0)
        return;

    //若必要,則進行數組的擴容
    if (numKeysToBeAdded > threshold) {
        int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
        if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //計算新的容量
        int newCapacity = table.length;
        while (newCapacity < targetCapacity)
            newCapacity <<= 1;
        //若新容量大於目前數組的長度,則調用resize(int)進行擴容
        if (newCapacity > table.length)
            resize(newCapacity);
    }
    //獲取指定Map的迭代器,迴圈調用put(K k,V v)方法,進行鍵值對的插入
    for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
        Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
        put(e.getKey(), e.getValue());
    }
}

 

 

下麵看下HashMap的remove操作:

/**
* 刪除指定key所對應的元素   
*/
public V remove(Object key) {
    //調用方法reomveEntryForKey(Object key)來刪除並獲取指定的entry
    Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
    //若entry為null,則返回null;否則返回entry的value值
    return (e == null ? null : e.value);
}

/**
*移除並返回指定key所關聯的鍵值對entry,若HashMap中沒有鍵值對和指定的key相關聯,則返回null
*/
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
    //若key為null,則hash值為0;若key != null,則利用hash(int)計算key的hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
    //獲取key應放入的在數組中的位置索引i
    int i = indexFor(hash, table.length);
    //標識前一個元素
    Entry<K,V> prev = table[i];
    //標識遍歷過程中的當前元素
    Entry<K,V> e = prev;
    //遍歷bucket桶table[i]中的元素,尋找對應的key
    while (e != null) {
        //當前元素的下一個元素
        Entry<K,V> next = e.next;
        Object k;
        //元素e.hash和上面計算的hash值相等,並且(key == e.key 或者key.equals(e.key) 為true),說明找到了指定key所對應的鍵值對
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
            //由於刪除了一個元素,修改了HashMap的結構,因此將modCount+1
            modCount++;
            //將size-1
            size--;
            //若待查找的元素為桶內的第一個元素,則當前元素的下一個元素next放入數組中位置i中
            if (prev == e)
                table[i] = next;
            //否則將上一個元素的next屬性指向 當前元素的next
            else
                prev.next = next;
            //當元素被remove時,調用Entry對象的recordRemove(Map<K,V> m)方法
            e.recordRemoval(this);
            //返回找到的當前元素
            return e;
        }
        //程式走到這,說明當前元素不是要查找的元素;則將當前元素賦值給上一個元素,將下一個元素賦值給當前元素,以完成遍歷
        prev = e;
        e = next;
    }

    return e;
}

 

 

//判斷HashMap中是否包含指定的對象value
public boolean containsValue(Object value) {
    //若value為null,則調用containsNullValue()方法處理
    if (value == null)
        return containsNullValue();
    //將數組table賦值給tab
    Entry[] tab = table;
    //遍曆數組tab的每個索引位置(此層迴圈對應數組結構)
    for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
        //對應指定的索引位置i,遍歷在索引位置i上的元素(此層迴圈對應鏈表結構)
        for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
            //若某個元素e.value和指定的value equals相等,則返回true
            if (value.equals(e.value))
                return true;
    //遍歷完成沒有找到對應的value值,返回false
    return false;
}

//判斷HashMap是否包含value為null的元素
private boolean containsNullValue() {
    //將數組table賦值給tab
    Entry[] tab = table;
    //遍曆數組tab的每個索引位置(此層迴圈對應數組結構)
    for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
        //對應指定的索引位置i,遍歷在索引位置i上的元素(此層迴圈對應鏈表結構)
        for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
            //若某個元素e.value == null,則返回true
            if (e.value == null)
                return true;
    //沒有找到value值為null的,返回false
    return false;
}

 

//清除HashMap中所有的鍵值對,此操作過後,HashMap就是空的了
public void clear() {
    //要刪除所有的元素,肯定會對HashMap的結構造成改變,因此modCount+1
    modCount++;
    Entry[] tab = table;
    //遍曆數組,將數組中每個索引位置的設置為null
    for (int i = 0; i < tab.length; i++)
        tab[i] = null;
    //將size 修改為0
    size = 0;
}

 

 

現在看一下上面沒有講的一個構造函數:

//構造一個新的HashMap,以承載指定Map中所有的鍵值對,使用預設的載入因數DEFAULT_LOAD_FACTOR
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
                  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    //調用putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V>)方法完成元素的遷移
    putAllForCreate(m);
}

private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
        Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
        //在迭代器迴圈中調用putForCreate(K k,V v)來實現元素的創建
        putForCreate(e.getKey(), e.getValue());
    }
}

//該方法和put方法不同,它不會進行數組的擴容resize,和對modCount的檢查
private void putForCreate(K key, V value) {
    //若key為null,則hash值為0;若key != null,則利用hash(int)計算key的hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
    //求key應該放入哪個hash桶(bucket)內
    int i = indexFor(hash, table.length);
    //遍歷鏈表,若key之前在Map中已經有了,則直接返回
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
            e.value = value;
            return;
        }
    }
    //調用createEntry(int hash,K k,V v,int bucketIndex)方法完成鍵值對的創建並加入到鏈表中
    createEntry(hash, key, value, i);
}

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    //將bucketIndex位置的元素取出來
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    //創建一個新的鍵值對,使用給定的hash、key、value,並將新鍵值對next指向e,最後將新鍵值對放在bucketIndex處
    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
    //將數組大小size + 1
    size++;
}

 

  下麵我們講下HashMap的負載因數loadfactor, 所謂負載因數就是散列表的實際元素數目(n)/散列表的容量(m), 它衡量的是一個散列表的空間的使用程度,預設情況下loadfactor是0.75,它的作用是當HashMap中元素的個數size 大於(HashMap的容量capacity * 負載因數loadfactor)時,該HashMap便會進行擴容resize。

  我們先說下hash衝突:

  當利用HashMap存數據的時候,先根據key的hashcode值來計算key的hash值(利用hash函數),再根據hash值來計算該key在數組table中的位置index(hash & (length-1)),比如我們要存兩個鍵值對key1-value1和key2-value2,

如果key1、key2分別通過hash函數計算的hash值hash1、hash值hash2 相等,那key1和key2一定會落在數組table的同一個位置上,這就產生了衝突,這個衝突是由不同的key值但是卻相同的hash值引起的,稱之為hash衝突。HashMap解決hash衝突的方式就是鏈表,雖然key1-value1和key2-value2這兩個鍵值對落在了數組table的同一個位置上,但是它們是鏈表的方式連接在一起,當HashMap查找key1時,就需要遍歷這個鏈表了。

當負載因數越大的時候,出現hash衝突的可能性越大,這意味著數組table中某個具體的桶bucket上不止有一個元素(此時就構成了鏈表了)可能性增大,在檢索數據的時候需要遍歷鏈表的可能性增大,因此檢索的效率就比較低(耗時長),但是空間的利用率越高。

當負載因數越小的時候,出現hash衝突的可能性越小,這意味著數組table中某個具體的桶bucket上不止有一個元素(此時就構成了鏈表了)可能性減小了,在檢索數據的數據需要遍歷鏈表的可能性減小,因此檢索的效率就比較高,但是空間利用率越低。

  上面的源碼解析了提到了HashMap的容量一定得是2的整數此冪(2^n),這又是問什麼呢?

  通過上面的源碼我們知道:根據hash值求該hash值在數組中的位置的實現是: hash & (length-1),當數組table的長度length為2的整數次冪的時候,那(length-1)二進位表示形式從低位開始一定都是1,直到為0,如果length依次為2,4,8,16,32,64,則(length-1)一次為1,3,7,15,31,63,那(length-1)的二進位形式依次為1,11,111,1111,11111,我們知道二進位的與運算&,當一方位數全是1的時候,進行&運算的結果完全取決於另外一方。

比如從0開始到15,依次和15進行&運算,看

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