在了解HashMap之前,我们先进行位运算知识的补充

1.Java 位运算:(都是二进制的运算)

  •   << :相当于乘以2的倍数  --->1<<4  =1*2*2*2*2 =16
  •   >> :相当于处以2的倍数 ----> 8>>3 = 8/8 =1
  •   >>> :空位都用0 来补位;
  •   2的次幂-1 的二进制低位都是1; 1-->1 3-->11 7 -->111  15-->1111

 


 

在了解ArrayList 和LinkedList 数据结构时候,我们知道arraylist 的查询数据上很快的,LinkedList 的增删速度是很快的所以--

HashMap 所使用的数据结构是综合了ArrayList 查询速度快和LinkedList 增删速度快快的优点,使用了数组加单向链表的结构进行数据的存储,再加上

在1.8 中,为了避免链表数据过于庞大,在链表数据超过一定的值之后,会将链表的结构转换为红黑树来提升效率,如下图:

 

所以它的内部肯定也维护了像LinkedList 一样的node 节点,只不过是单向节点,如下:Node节点维护了key,value ,hash 值,以及用于链接下一个Node 节点的next;

 /**
     * Basic hash bin node, used for most entries.  (See below for
     * TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.)
     */
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        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;
        }

那么链表在什么情况下转换成红黑树,红黑树什么时候转换为链表呢?

HashMap 提供了默认的阈值静态常量进行切换;节点数大于8时候会使用红黑树,小于6时候会使用单向链表

 /**
     * The bin count threshold for using a tree rather than list for a
     * bin.  Bins are converted to trees when adding an element to a
     * bin with at least this many nodes. The value must be greater
     * than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
     * tree removal about conversion back to plain bins upon
     * shrinkage.
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    /**
     * The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
     * resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
     * most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

 

接下来我们揭开HashMap(1.8) 的神秘面纱:

 (一).在HashMap 默认构造函数中,只进行了加载因子的初始化,不同于1.5中,在构造的时候会初始化一个16大小容量的数组;

关于加载因子上什么,这个一开始肯定很懵逼,这个我们后面说

(二).我们直接看HashMap 的put 方法干了什么,这个了解了,其他的都迎刃而解; 

  • 1. 算出一个hashcode 值

  在里面又进行了hash 函数的调用-->用于进行算出一个hash值,这一步也是一个很关键的一步, 

进行了code 值的高16位与低16位的一个异或运算,>>> 应该不陌生吧,向右位移16 位,前16高位会被0补齐; 

这样算出来的code值能会很好被散列的填充到数组中;

  • 2.接下来就是真正的添加操作了,

 -->首先是定义了一个Node 数组 以及Node 对象 

   Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

-->在判断table 是否为空,这个table 是在HashMap的全局变量中维护 ,在第一使用的时候被初始化,有必要的话,会被改变大小,它的长度是2的次幂

-->第一次使用的时候肯定是空,所以 resize() 方法进行了对table 的初始化,当然了resize() 这里是进行初始化的,它的作用还有很多,下面讲;

 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;

接下来就是 resize()方法在这里干了什么操作呢?内容很多,这里的初始化table 主要是进行了

成员变量 threshold 赋值 操作:这里的加载因子0.75就起了作用了,加载因子作用就是用于标示当数组里的数据size 到达数组的大小乘以加载因子的大小时候,会进行

数组的扩充;这里就是一些默认的赋值操作;

默认的 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;  即 1*2*2*2*2 = 16 

16*0.75 =12 ,所以 newThr =12

初始化数组table 的大小: 

---> 初始化完成之后, 我们有了Node数组,接下来又进行了一个与运算的操作;是不是很迷茫,为什么还要进行与运算呢?

  哈哈是为了保证数组的下标不越界,比如我们初始化的数组大小为16 ,那么下标一定要是在【0-15】之间,一般是有两种方法(只适合2的次幂),能够保证

  命中率很高的进行元素的散列分布;不浪费数组空间,提升查询的效率

    % 运算 : 任意一个值%16 --> 取到的值肯定是在0-16之内,不包含16;

    & 与运算:(16-1)& 任意一个值--> 取到的值也肯定是在0-16 之内,不包含16;

    这两种运算结果是一模一样,一般 &与运算的效率会高一些;890 % 16    等于 15& 890

---> 如果数组下标为空 ,直接进行数组赋值 

 

---> 如果数组下标元素不为空 ,则就行链表操作

 

解读: 当数组下标元素不为空时候,下标元素Node 维护的hash 值 等于要添加进来的键的hash 且key 值相等的时候,大家都知道新值会替代旧值,源码操作如下:

保存旧值返回,新的value 替代旧的value ;

当不是红黑树的时候进行链表操作,进行一个循环(p=e),一直向下循环取next 对象的Node 节点,如果next 返回空,然后进行链表 的引用;完成链表;当然了链表

也会进行判断相同key 的 value 替换;

关于红黑树,我研究好了,再讲。。。。

 

 

3.刚才说了 resize() 进行数组初始化功能,它还有进行数组扩容,在添加元素的时候当数组元素size 大于我们设定的阈值时候,就会触发 resize() 进行数组扩容;

 

 双倍扩容; 

 

当然,扩容完之后,并没有结束,而是又进行了散列的重组,重新计算填充数组 

 

 重组之后元素的位置要么在原来数组的位置,要么在【原数组索引+扩容之前数组的长度】 

 

原理如下:需要自己去好好的想,位运算; 

 

posted on 2018-11-24 15:03  iscys  阅读(162)  评论(0编辑  收藏  举报