HashMap详解

HashMap

目录

• HashMap
  • 1. 基本介绍
    • 继承结构:
    • 内部存储结构
    • 重要的成员变量
    • 重要的常量
    • 特点：
    • 性能:
      • 1.影响因素
      • 2.迭代性能
  • 2. 初始化过程
    • 1. 初始化参数
    • 2. 初始化过程
  • 3. put过程
  • 4. rehash过程(resize 重建数据结构)
  • 5. 与其他集合类的比较
    • 与HashTable的区别

1. 基本介绍

基于哈希表的 Map 接口的实现。

继承结构:

• java.lang.Object
  • java.util.AbstractMap<K,V>
    • java.util.HashMap<K,V>

内部存储结构

实际是一个链表的数组结构

1. table数组存放链表的头结点
2. 该数组的下标索引为(table.length - 1) & hash
3. 链表过大时，会自动转成树结构(TreeNode)，结果类似TreeMap；(Tree bins主要通过hashCode排序，但是如果两个元素继承了Comparable接口可比较，那么就会用compareTo方法比较-反射机制验证)

重要的成员变量

1. Node<K,V>[] table : 哈希表，第一次使用时初始化；需要时自动调整大小；大小总是2的n次方
2. int size : 该Map中键值对的数量
3. int threshold ： 阈值,threshold = capacity * loadFactor,当size>=threshold时，HashMap的容量翻倍
4. int loadFactor : 加载因子

重要的常量

1. DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16 ： 默认初始容量
2. MAXIMUM_CAPACITY = 1<< 30 : 带参的构造函数显式声明一个比它大的容量时使用，2的n次方，<= 1<<30
3. DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75 : 默认加载因子
4. TREEIFY_THRESHOLD = 8 ： 默认链转树的阈值
5. UNTREEIFY_THRESHOLD = 6 ： 默认树转链的阈值
6. MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64 ： 最小链转树的容量，当小于这个值时，采用扩容，而不是链转树的方式降低链的大小

特点：

1. 允许使用 null 值和 null 键
2. 不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变
3. 不是同步的

对HashMap如何实现同步

1. 通过对自然封装该映射的对象进行同步操作
2. 使用 Collections.synchronizedMap 方法来“包装”该映射
   Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));

性能:

1.影响因素

1. 初始容量
2. 加载因子

2.迭代性能

迭代 collection 视图所需的时间与 HashMap 实例的“容量”（桶的数量）及其大小（键-值映射关系数）成比例。为什么
所以，如果迭代性能很重要，则不要将初始容量设置得太高（或将加载因子设置得太低）

2. 初始化过程

1. 初始化参数

1. initialCapacity
2. loadFactor

2. 初始化过程

1. 验证initialCapacity:小于0，抛出异常；大于MAXIMUM_CAPACITY，使用MAXIMUM_CAPACITY作为初始容量。
2. 验证loadFactor：小于等于0，抛出异常；isNaN，抛出异常(Float.NaN = 0.0f / 0.0f,它与任何其他浮点数不相等，甚至和自己不相等)
3. 设置loadFactor
4. 设置阈值threshold = tableSizeFor(initialCapacity)。

NOTES：

1. 链表数组table未初始化
2. threshold设置为大于等于initialCapacity的、2的n次方的最小值

3. put过程

1. 判断hash表是否为空(null或length==0):如果是，resize -> 初始化hash表
2. 找出key的索引 i = (capacity - 1)& hash(key)，判断table[i]是否为null：如果是，在该位置新建链表
3. 判断key与链表头结点key是否相等，方式：先判断hash值是否相等，再判断==、equals，只要hash相等，并且后面两个条件满足其一，则认为是相同的key值 -> 替换该位置的value(!onlyIfAbsent情况下)
4. 判断hash表中该节点是否是树节点类型，如果是，putTreeVal
5. 不是树节点类型，遍历该链表，如果遇到key相等，则替换；链表中没有key相等的，则插入到末尾。binCount(单个链表的长度)大于TREEIFY_THRESHOLD时，尝试链转树，当capacity大于等于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，执行链转树，否则，resize
6. 过程中不是替换操作，更新modCount；put后size>threshold，resize；返回null

4. rehash过程(resize 重建数据结构)

1. 计算扩容后的容量，临界值。
2. 将hashMap的临界值修改为扩容后的临界值
3. 根据扩容后的容量新建数组，然后将hashMap的table的引用指向新数组。
4. 将旧数组的元素复制到table中。

5. 与其他集合类的比较

与HashTable的区别

1. 非同步
2. 允许使用 null作为键值