认识 HashMap!

HashMap<K,V> 定义:

public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable


HashMap<K,V> 作用:

使用拉链法实现一个哈希表.
    


HashMap<K,V> 特点:

1,HashMap 是非同步的类.
2,HashMap 内保存的entry的key和value都允许null.因为key不允许重复,顾key 为null的entry最多为1个,value没有限制.
3,HashMap 默认容量为16.默认加载因子为0.75f.
4,HashMap的容量必须是2的幂,若指定初始容量为X,则实际上创建的HashMap的容量为Y,Y是不小于X的2^n.


类分析:

package java.util;
import java.io.*;

public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
{
    /**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    // Entry[]默认初始容量,必须是2的幂!
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    /**
     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
     * by either of the constructors with arguments.
     * MUST be a power of two <= 1<<30.
     */
    // Entry[]最大容量!
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    // 默认加载因子!
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
     */

    transient Entry[] table;

    /**
     * The number of key-value mappings contained in this map.
     */
    // 整个哈希表中包含的entry数量!
    transient int size;

    /**
     * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
     */
    // 当哈希表中包含的entry数量Entry[].length * load factor,需重新调整Entry[]的长度
    // 使得每一个单向链表都不会很长,提高性能.
    int threshold;

    /**
     * The load factor for the hash table.
     */
    // 实际加载因子
    final float loadFactor;

    /**
     * The number of times this HashMap has been structurally modified
     * Structural modifications are those that change the number of mappings in
     * the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
     * rehash).  This field is used to make iterators on Collection-views of
     * the HashMap
fail-fast.  (See ConcurrentModificationException).
     */

    transient volatile int modCount;

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
     * capacity and load factor.
     */

    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        // Find a power of 2 >= initialCapacity
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity) //确定初始容量,因为容量必须是2的幂,所以未必以所传参数作为初始容量.
            capacity <<= 1;

        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);
        table = new Entry[capacity];
        init();
    }

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
     * capacity and the default load factor (0.75).
     */

    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */

    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
        init();
    }

    /**
     * Constructs a new <tt>HashMap</tt> with the same mappings as the
     * specified <tt>Map</tt>.  The <tt>HashMap</tt> is created with
     * default load factor (0.75) and an initial capacity sufficient to
     * hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.
     */

    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
                      DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        putAllForCreate(m);
    }
}


方法列表:

public Object get(Object arg-0); 
public Object put(Object arg-0,Object arg-1); 
public Collection values(); 
public Object clone(); 
public void clear(); 
public boolean isEmpty(); 
public Set entrySet(); 
public void putAll(Map arg-0); 
public int size(); 
public Object remove(Object arg-0); 
public Set keySet(); 
public boolean containsKey(Object arg-0); 
public boolean containsValue(Object arg-0); 
public boolean equals(Object arg-0); 
public String toString(); 
public int hashCode(); 


方法分析:

public Object put(Object arg-0,Object arg-1); 
若哈希表中存在对应key的entry,则返回该entry的value,否则返回null. 
    /**
     * Associates the specified value with the specified key in this map.
     * If the map previously contained a mapping for the key, the old
     * value is replaced.
     */
    public V put(K key, V value) {
        if (key == null) //若key为null.
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key.hashCode());//根据key的哈希值来计算新的哈希值
        int i = indexFor(hash, table.length);//计算新添加的entry处于哈希表的哪一个桶
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }
    /**
     * Offloaded version of put for null keys
     */
    //存储key为null的entry到table[0]
    private V putForNullKey(V value) {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);
        return null;
    }
    /**
     * Adds a new entry with the specified key, value and hash code to
     * the specified bucket.  It is the responsibility of this
     * method to resize the table if appropriate.
     *
     * Subclass overrides this to alter the behavior of put method.
     */
    //将entry存储到相应的位置
    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);//调整哈希表的容量为原来的2倍
    }
    /**
     * Rehashes the contents of this map into a new array with a
     * larger capacity.  This method is called automatically when the
     * number of keys in this map reaches its threshold.
     *
     * If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not
     * resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.
     * This has the effect of preventing future calls.
     */
    //调整Map的Entry[]的容量为newCapacity
    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            //若原来map的容量为MAXIMUM_CAPACITY,则不再调整,只将threshold 设为 Integer.MAX_VALUE
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        //将所有entry存储到新哈希表对应的位置
        transfer(newTable);
        table = newTable;
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
    }
    /**
     * Transfers all entries from current table to newTable.
     */

    void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                src[j] = null;
                do {//重新计算调整entry在新哈希表中的位置
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    e.next = newTable[i];
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                } while (e != null);
            }
        }
    }
    /**
     * Returns index for hash code h.
     */
    // 计算该entry在哈希表中的位置
    static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }
    /**
     * Applies a supplemental hash function to a given hashCode, which
     * defends against poor quality hash functions.  This is critical
     * because HashMap uses power-of-two length hash tables, that
     * otherwise encounter collisions for hashCodes that do not differ
     * in lower bits. Note: Null keys always map to hash 0, thus index 0.
     */
    //hash函数
    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);
    }


public Object get(Object arg-0);
    /**
     * Returns the value to which the specified key is mapped,
     * or {@code null} if this map contains no mapping for the key.
     *
     * <p>More formally, if this map contains a mapping from a key
     * {@code k} to a value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :
     * key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise
     * it returns {@code null}.  (There can be at most one such mapping.)
     *
     * <p>A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i>
     * indicate that the map contains no mapping for the key; it's also
     * possible that the map explicitly maps the key to {@code null}.
     * The {@link #containsKey containsKey} operation may be used to
     * distinguish these two cases.
     *
     */
    //返回key对应的entry的value,若无此entry,则返回null
    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        int hash = hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
    }
    /**
     * Offloaded version of get() to look up null keys.  Null keys map
     * to index 0.  This null case is split out into separate methods
     * for the sake of performance in the two most commonly used
     * operations (get and put), but incorporated with conditionals in
     * others.
     */

    private V getForNullKey() {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }


public boolean containsKey(Object arg-0); 
public boolean containsValue(Object arg-0); 
    /**
     * Returns <tt>true</tt> if this map contains a mapping for the
     * specified key.
     */
    //判断map是否包含该键对应的映射关系
    public boolean containsKey(Object key) {
        return getEntry(key) != null;
    }
    /**
     * Returns the entry associated with the specified key in the
     * HashMap.  Returns null if the HashMap contains no mapping
     * for the key.
     */

    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }
    /**
     * Returns <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the
     * specified value.
     */
    //判断map是否包含该值对应的映射关系
    public boolean containsValue(Object value) {
    if (value == null)
            return containsNullValue();
    Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
                if (value.equals(e.value))
                    return true;
    return false;
    }
    /**
     * Special-case code for containsValue with null argument
     */

    private boolean containsNullValue() {
    Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
                if (e.value == null)
                    return true;
    return false;
    }


public int size();
    /**
     * Returns the number of key-value mappings in this map.
     */
    //返回map包含映射关系的数量
    public int size() {
        return size;
    }
public void clear(); 
    /**
     * Removes all of the mappings from this map.
     * The map will be empty after this call returns.
     */
    //将哈希表所有的桶置为null.
    public void clear() {
        modCount++;
        Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length; i++)
            tab[i] = null;
        size = 0;
    }
public boolean isEmpty(); 
    /**
     * Returns <tt>true</tt> if this map contains no key-value mappings.
     */
    //判断该map是否包含映射关系
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }


public void putAll(Map arg-0); 
将一个map中的映射关系存储到当前map中.
    /**
     * Copies all of the mappings from the specified map to this map.
     * These mappings will replace any mappings that this map had for
     * any of the keys currently in the specified map.
     */

    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        int numKeysToBeAdded = m.size();
        if (numKeysToBeAdded == 0)
            return;
        /*
         * Expand the map if the map if the number of mappings to be added
         * is greater than or equal to threshold.  This is conservative; the
         * obvious condition is (m.size() + size) >= threshold, but this
         * condition could result in a map with twice the appropriate capacity,
         * if the keys to be added overlap with the keys already in this map.
         * By using the conservative calculation, we subject ourself
         * to at most one extra resize.
         */

        if (numKeysToBeAdded > threshold) {
            int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
            if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            int newCapacity = table.length;
            while (newCapacity < targetCapacity)
                newCapacity <<= 1;
            if (newCapacity > table.length)
                resize(newCapacity);
        }
        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());
        }
    }

public Object remove(Object arg-0); 
    /**
     * Removes the mapping for the specified key from this map if present.
     */
    //返回移除的映射关系的value,若不存在该映射关系,则返回null
    public V remove(Object key) {
        Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
        return (e == null ? null : e.value);
    }
    /**
     * Removes and returns the entry associated with the specified key
     * in the HashMap.  Returns null if the HashMap contains no mapping
     * for this key.
     */
    //移除映射关系
    final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry<K,V> prev = table[i];
        Entry<K,V> e = prev;
        while (e != null) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                modCount++;
                size--;
                if (prev == e)
                    table[i] = next;
                else
                    prev.next = next;
                e.recordRemoval(this);
                return e;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }
        return e;
    }


public String toString(); 
    /**
     * Returns a string representation of this map.  The string representation
     * consists of a list of key-value mappings in the order returned by the
     * map's <tt>entrySet</tt> view's iterator, enclosed in braces
     * (<tt>"{}"</tt>).  Adjacent mappings are separated by the characters
     * <tt>", "</tt> (comma and space).  Each key-value mapping is rendered as
     * the key followed by an equals sign (<tt>"="</tt>) followed by the
     * associated value.  Keys and values are converted to strings as by
     * {@link String#valueOf(Object)}.
     *
     */

    public String toString() {
    Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
    if (! i.hasNext())
        return "{}";
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append('{');
    for (;;) {
        Entry<K,V> e = i.next();
        K key = e.getKey();
        V value = e.getValue();
        sb.append(key   == this ? "(this Map)" : key);
        sb.append('=');
        sb.append(value == this ? "(this Map)" : value);
        if (! i.hasNext())
        return sb.append('}').toString();
        sb.append(", ");
    }
    }



    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        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;
        }
        public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }
        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();
            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
                Object v1 = getValue();
                Object v2 = e.getValue();
                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                    return true;
            }
            return false;
        }
        public final int hashCode() {
            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
                   (value==null ? 0 : value.hashCode());
        }
        public final String toString() {
            return getKey() + "=" + getValue();
        }
        /**
         * This method is invoked whenever the value in an entry is
         * overwritten by an invocation of put(k,v) for a key k that's already
         * in the HashMap.
         */

        void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
        }
        /**
         * This method is invoked whenever the entry is
         * removed from the table.
         */

        void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
        }
    }

public Set keySet();
返回所有映射关系的key的集合 
    transient volatile Set<K>        keySet = null;
    /**
     * Returns a {@link Set} view of the keys contained in this map.
     * The set is backed by the map, so changes to the map are
     * reflected in the set, and vice-versa.  If the map is modified
     * while an iteration over the set is in progress (except through
     * the iterator's own <tt>remove</tt> operation), the results of
     * the iteration are undefined.  The set supports element removal,
     * which removes the corresponding mapping from the map, via the
     * <tt>Iterator.remove</tt>, <tt>Set.remove</tt>,
     * <tt>removeAll</tt>, <tt>retainAll</tt>, and <tt>clear</tt>
     * operations.  It does not support the <tt>add</tt> or <tt>addAll</tt>
     * operations.
     */

    public Set<K> keySet() {
        Set<K> ks = keySet;
        return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));
    }
    private final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public Iterator<K> iterator() {
            return newKeyIterator();
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsKey(o);
        }
        public boolean remove(Object o) {
            return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }
    // Subclass overrides these to alter behavior of views' iterator() method
    Iterator<K> newKeyIterator() {
        return new KeyIterator();
    }
    private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {
        public K next() {
            return nextEntry().getKey();
        }
    }
    private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {
        Entry<K,V> next;    // next entry to return
        int expectedModCount;    // For fast-fail
        int index;        // current slot
        Entry<K,V> current;    // current entry
        HashIterator() {
            expectedModCount = modCount;
            if (size > 0) { // advance to first entry
                Entry[] t = table;
                while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
                    ;
            }
        }
        public final boolean hasNext() {
            return next != null;
        }
        final Entry<K,V> nextEntry() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            Entry<K,V> e = next;
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            if ((next = e.next) == null) {
                Entry[] t = table;
                while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
                    ;
            }
        current = e;
            return e;
        }
        public void remove() {
            if (current == null)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            Object k = current.key;
            current = null;
            HashMap.this.removeEntryForKey(k);
            expectedModCount = modCount;
        }
    }

public Collection values(); 
返回所有映射关系的value的集合
    transient volatile Collection<V> values = null;
    /**
     * Returns a {@link Collection} view of the values contained in this map.
     * The collection is backed by the map, so changes to the map are
     * reflected in the collection, and vice-versa.  If the map is
     * modified while an iteration over the collection is in progress
     * (except through the iterator's own <tt>remove</tt> operation),
     * the results of the iteration are undefined.  The collection
     * supports element removal, which removes the corresponding
     * mapping from the map, via the <tt>Iterator.remove</tt>,
     * <tt>Collection.remove</tt>, <tt>removeAll</tt>,
     * <tt>retainAll</tt> and <tt>clear</tt> operations.  It does not
     * support the <tt>add</tt> or <tt>addAll</tt> operations.
     */

    public Collection<V> values() {
        Collection<V> vs = values;
        return (vs != null ? vs : (values = new Values()));
    }
   private final class Values extends AbstractCollection<V> {
        public Iterator<V> iterator() {
            return newValueIterator();
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsValue(o);
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }
    Iterator<V> newValueIterator()   {
        return new ValueIterator();
    }
    private final class ValueIterator extends HashIterator<V> {
        public V next() {
            return nextEntry().value;
        }
    }

public Set entrySet(); 
    private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;
    /**
     * Returns a {@link Set} view of the mappings contained in this map.
     * The set is backed by the map, so changes to the map are
     * reflected in the set, and vice-versa.  If the map is modified
     * while an iteration over the set is in progress (except through
     * the iterator's own <tt>remove</tt> operation, or through the
     * <tt>setValue</tt> operation on a map entry returned by the
     * iterator) the results of the iteration are undefined.  The set
     * supports element removal, which removes the corresponding
     * mapping from the map, via the <tt>Iterator.remove</tt>,
     * <tt>Set.remove</tt>, <tt>removeAll</tt>, <tt>retainAll</tt> and
     * <tt>clear</tt> operations.  It does not support the
     * <tt>add</tt> or <tt>addAll</tt> operations.
     *
     * @return a set view of the mappings contained in this map
     */

    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
    return entrySet0();
    }
    private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {
        Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
        return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
    }
   private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
        public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
            return newEntryIterator();
        }
        public boolean contains(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;
            Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());
            return candidate != null && candidate.equals(e);
        }
        public boolean remove(Object o) {
            return removeMapping(o) != null;
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }
    Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator()   {
        return new EntryIterator();
    }
    private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
        public Map.Entry<K,V> next() {
            return nextEntry();
        }
    }


















posted @ 2014-02-14 21:30  龍變  阅读(276)  评论(0编辑  收藏  举报