HashMap底层原理
正文
说明:
HashMap存储结构
这里需要区分一下,JDK1.7和 JDK1.8之后的 HashMap 存储结构。在JDK1.7及之前,是用数组加链表的方式存储的。
但是,众所周知,当链表的长度特别长的时候,查询效率将直线下降,查询的时间复杂度为 O(n)。因此,JDK1.8 把它设计为达到一个特定的阈值之后,就将链表转化为红黑树。
这里简单说下红黑树的特点:
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每个节点只有两种颜色:红色或者黑色
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根节点必须是黑色
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每个叶子节点(NIL)都是黑色的空节点
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从根节点到叶子节点,不能出现两个连续的红色节点
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从任一节点出发,到它下边的子节点的路径包含的黑色节点数目都相同
由于红黑树,是一个自平衡的二叉搜索树,因此可以使查询的时间复杂度降为O(logn)。(红黑树不是本文重点,不了解的童鞋可自行查阅相关资料哈)
HashMap 结构示意图:
常用的变量
在 HashMap源码中,比较重要的常用变量,主要有以下这些。还有两个内部类来表示普通链表的节点和红黑树节点。
//默认的初始化容量为16,必须是2的n次幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//最大容量为 2^30
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认的加载因子0.75,乘以数组容量得到的值,用来表示元素个数达到多少时,需要扩容。
//为什么设置 0.75 这个值呢,简单来说就是时间和空间的权衡。
//若小于0.75如0.5,则数组长度达到一半大小就需要扩容,空间使用率大大降低,
//若大于0.75如0.8,则会增大hash冲突的概率,影响查询效率。
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//刚才提到了当链表长度过长时,会有一个阈值,超过这个阈值8就会转化为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//当红黑树上的元素个数,减少到6个时,就退化为链表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//链表转化为红黑树,除了有阈值的限制,还有另外一个限制,需要数组容量至少达到64,才会树化。
//这是为了避免,数组扩容和树化阈值之间的冲突。
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//存放所有Node节点的数组
transient Node<K,V>[] table;
//存放所有的键值对
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
//map中的实际键值对个数,即数组中元素个数
transient int size;
//每次结构改变时,都会自增,fail-fast机制,这是一种错误检测机制。
//当迭代集合的时候,如果结构发生改变,则会发生 fail-fast,抛出异常。
transient int modCount;
//数组扩容阈值
int threshold;
//加载因子
final float loadFactor;
//普通单向链表节点类
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
//key的hash值,put和get的时候都需要用到它来确定元素在数组中的位置
final int hash;
final K key;
V value;
//指向单链表的下一个节点
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
}
//转化为红黑树的节点类
static final class