HashMap归档-超越昨天的自己系列
java HashMap
读一下源码，一个数组存储数据：
transient Entry[] table;
内部存key和value的内部类：
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) { } }
所以HashMap的数据结构为数组下的链表结构，如图：
来看下put方法：
public V put(K key, V value) { if (key == null) return putForNullKey(value); int hash = hash(key.hashCode()); int i = indexFor(hash, table.length);//hash 找到数组中位置 //遍历链表 找出key相同的 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++; //没有key相同的 在数组的这个位置里新加一个值进去 addEntry(hash, key, value, i); return null; }
放数据的代码可以看出，从性能的角度来说，链表的长度越长，查找一个key是否在这个map中的时间就越长。而在是否同一个链表上的key是由key.hashCode()决定的。
还注意到放null为key的对象时，是直接放入数组的头部的。这样处理也是最好的实现了吧。否则一个null还要找一遍。
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; }
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); }
HashMap的hash算法：
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); } /** * Returns index for hash code h. */ static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }
这个要详细看一下，hash方法中的算法在以前文章中有记录，可以参看：http://www.cnblogs.com/killbug/p/4560000.html
为了尽可能的试put的数据能平均的分布在数组上，提高map性能，上面的两个方法就是来做这件事的。
hash方法将key.hashcode再进行了一次hash，hash函数的通过若干次的移位、异或操作，把hashcode的“1位”变得“松散”，在接下来和数组长度的于操作时可以得出更平均的数组下标。
我们注意到数组的length被要求是2的幂次方，如此在做与操作的时候减1就变成1111这种，如此是最好的。
看下图，左边两组是数组长度为16（2的4次方），右边两组是数组长度为15。两组的hashcode均为8和9，但是很明显，当它们和1110“与”的时候，产生了相同的结果，也就是说它们会定位到数组中的同一个位置上去，这就产生了碰撞，8和9会被放到同一个链表上，那么查询的时候就需要遍历这个链表，得到8或者9，这样就降低了查询的效率。同时，我们也可以发现，当数组长度为15的时候，hashcode的值会与14（1110）进行“与”，那么最后一位永远是0，而0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大，更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率！
------------------------------20160203补充-----------------
那么HashSet的结构看起来有有些偷懒了，直接包一个HashMap，用key来来实现自己的功能。
比如构造函数：
public HashSet() { map = new HashMap<E,Object>(); }
比如 contains函数：
public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); }
LinkedHashMap也经常使用，它集成HashMap，结构和HashMap一样，为了实现顺序访问，在放元素（Entry）时，记录顺序。
Entry内部类也继承HashMap的，然后自己加了before，after来记录顺序：
/** * LinkedHashMap entry. */ private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> { // These fields comprise the doubly linked list used for iteration. Entry<K,V> before, after; Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) { super(hash, key, value, next); } /** * Removes this entry from the linked list. */ private void remove() { before.after = after; after.before = before; } /** * Inserts this entry before the specified existing entry in the list. */ private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) { after = existingEntry; before = existingEntry.before; before.after = this; after.before = this; } /** * This method is invoked by the superclass whenever the value * of a pre-existing entry is read by Map.get or modified by Map.set. * If the enclosing Map is access-ordered, it moves the entry * to the end of the list; otherwise, it does nothing. */ void recordAccess(HashMap<K,V> m) { LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m; if (lm.accessOrder) { lm.modCount++; remove(); addBefore(lm.header); } } void recordRemoval(HashMap<K,V> m) { remove(); } }
在前面put函数代码里我们看到是调用addEntry方法，而LinkedHashMap也就是重写了这个方法，如此就调用到addBefore(header)，即可每次加入元素都记录了顺序关系：
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { createEntry(hash, key, value, bucketIndex); // Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate Entry<K,V> eldest = header.after; if (removeEldestEntry(eldest)) { removeEntryForKey(eldest.key); } else { if (size >= threshold) resize(2 * table.length); } } /** * This override differs from addEntry in that it doesn't resize the * table or remove the eldest entry. */ void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex]; Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old); table[bucketIndex] = e; e.addBefore(header); size++; }
注意到一个细节，containsValue方法在HashMap中是需要遍历数组的：
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; }
而在LinkedHashMap里则不需要，因为我们维护了包含全部元素的链表，这个链表的长度肯定是小于数组长度的百分之75的，如果要查找一个值是否在这里面，遍历这个链表就好了：
public boolean containsValue(Object value) { // Overridden to take advantage of faster iterator if (value==null) { for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after) if (e.value==null) return true; } else { for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after) if (value.equals(e.value)) return true; } return false; }
