HashMap原理总结

 

　　来总结一下HashMap的原理

1.HashMap当中有一个内部类，它叫Node,然后这个Node呢，它其实是实现了Map.Entry接口，这个接口当中有几个抽象的方法和几个具体的方法。其中Map.Entry<K,V>是一个泛型的元组。

2.Map.Entry接口中有如下抽象方法：

• getKey()
• getValue()
• setValue()
• hashCode()
• equals

3.Node的私有变量如下：

• hash
• key
• value
• Next node

其中HashMap的核心是hashcode的生成算法，hashCode的生成算法如下：

 Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);

它是先通过得到Key和value的hashcode，然后对2个值进行异或操作后得到的值。

其中Object.hashCode是一个native的方法。

    public native int hashCode();

其中Node的equals方法，传入的对象是object,只有当object的类型是map.entry并且，当前对象的key和value都和传入的key,value一致，那样才会返回相等。

下面的这个方法，是计算hash值的方法。它是通过key去计算，然后把拿到的hashcode和它右移16位的结果进行异或操作，具体回头再看为什么，我也不知道。

 static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

hashMap里面还有一个entrySet的成员变量，它是一个set 的集合，这里面的transient关键字不太懂，回头再看看。

   transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

HashMap里面有一个非常重要的方法，叫做putVal()方法。这算是里面最核心的一个方法了，弄懂了这个方法，80%的HashMap相关的知识都能弄懂了

首先是有2个Node的声明，一个是tab,一个是p.

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

下面我们来解析一下PutVal方法，如果table为空，或者table的长度为0，重置table的长度。

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

首先是下面的代码会利用到上面的代码，n得出了一个结果，那就是resize()后的结果，下面的n-1就是“”最后“”一个元素

        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

下面的代码就是上面的tabl[x]里面的逻辑，这里面用到了按位与的一个运算：为什么要这么做？不知道。

来做一个小小的补充，这里要先复习一下按位与的结果操作，什么时候获取什么值，如果hash是一个负数，那又是什么情况呢？

 

(n - 1) & hash

我猜想的是，如果“”找到的“”元素为null,那么新建一个node元素。并且这个node元素的next为空。否则执行else里面的逻辑。

----------------------------------------我是分割线---------------------------------------------

首先putVal方法会去计算这个key的hash值。

首先我觉得要明白hash算法的真谛，网上找的这句话，说得不错：要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的，所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。

当第一次进入putval方法的时候，table是空的，所以肯定要进行一个resize操作，不光是table,连threshold都是0，所有的东西都未能初始化的情况下，这个时候，应该进入如下逻辑：

newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);

这个时候，newCapicity的话就变成了初始值16，newThr变成了初始化的Threhold,如果是这种情况下的话，就会新建一个长度为16的Node<K,V>[]数组，最后返回newTable,注意，resize操作的返回对象。

   Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];

在下面的例子中，hash值是一个非常大的值，换算成2进制，它是32位长度的一个2进制，用按位与的操作是最快的，因为计算机内部结构就是二进制的。

 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

 注意！！！它先填充的是tab[10]的内容，也就是说，并没有从0开始填充，这是违背我们直觉的一件事情。

 

 

然后让modCount++,

最后，如果负载因子小于size,那么，hashmap会自动扩容。

        if (++size > threshold)
            resize();

随后执行afterNodeInsertion方法，这个方法在Hashmap当中是一个空的方法，API里面介绍的是为LinkedHashMap所用，所以这里不再做讨论。还有注意下，如果是新建的hashMap第一次putval,那么它的返回值为null.

 要注意一点，新建一个HashMap，它并不是独立存在的，在你把你的key添加进去之前，它还会添加非常多的其他的KEY，也就是我们所说的：系统路径，所以最后得出的结果就是，如果你是一个新的HashMap,那么，你添加了一个KEY，肯定这里面不止一个KEY。

 大家可以观察到，当SIZE=13的时候，

其实是自动进入了resize这个方法的，你看我断点都进来了。这就证明了hashmap的自动扩容机制。

 

 那么为什么会有这么多的Node被添加进来呢？原因只有一个，就是我们用idea启动项目的时候，一些类其实是用到了HashMap的，它优于我们调试的时候进入的HashMap,所以刚才大家才会看到那么多的节点被添加到hashMap当中去。

 当我把在putVal上的断点去掉以后，就进入了如下代码块，验证了我的猜想。

 

另外还有一个很有趣现象，我用单元测试，新建了一个HashMap,结果。。。你发现没有，jdk里面已经填充了4项了，原来，我们认为的Hashmap，有多少项，就add多少项的观点其实是错误的！！！

下面我们再来看看如下代码，传入的hash和之前的hash进行对比，这里面可能大家有一些迷糊，当然包括我也看不懂，不过从这里可以获取一个非常重要的信息，这么做的方式就是为了避免一个hashmap钟可能出现“相同”的hash对象，我是这么理解的，如果有高人，可以来解释下为什么这样。

        if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;

下面的代码也很明白了，如果不是上面都 ，那么如果是树节点，那么就执行下面的逻辑，此处不再深究。

  else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

下面的代码的含义是，如果p.next为空的话，那么新建一个节点，并追加到尾部，这种情况，就是当p指向最后一个节点的时候才会出现的情况。

                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }

后面的代码有点感觉太难啃了，先暂时就这样吧，今天的HashMap分析得还不太完整，并且不太合理，希望大家能多提宝贵建议。