HashMap源码分析与实现

面试的时候经常会遇见诸如：“java中的HashMap是怎么工作的”，“HashMap的get和put内部的工作原理”这样的问题。本文将用一个简单的例子来解释下HashMap内部的工作原理。每当hashmap扩容的时候需要重新去add Entry对象，需要重新hash，然后放入我们新的entry table数组里面。如果在工作中，已经知道hashmap需要存多少值，几千或者几万的时候，最好新指定题目的扩容大小，防止在put的时候进行再次扩容很多次。

一、源码分析

1、初始化参数

在hashmap中我们必须要知道的参数有：初始化容量大小，默认是1 << 4，也就是16，

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

加载因子0.75f，

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

hash在什么时候扩容？

put的时候会去做扩容，当大于3/4的时候就会。偶数扩容， 2*16 2*32 2*64

2、put方法

 public V put(K key, V value) {if (table == EMPTY_TABLE) {inflateTable(threshold);}if (key == null)return putForNullKey(value);int hash = hash(key);int i = indexFor(hash, table.length);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;}

对key做null检查。如果key是null，会被存储到table[0]，因为null的hash值总是0。

key的hashcode()方法会被调用，然后计算hash值。hash值用来找到存储Entry对象的数组的索引。有时候hash函数可能写的很不好，所以JDK的设计者添加了另一个叫做hash()的方法，它接收刚才计算的hash值作为参数。如果你想了解更多关于hash()函数的东西，可以参考：hashmap中的hash和indexFor方法

indexFor(hash,table.length)用来计算在table数组中存储Entry对象的精确的索引。

如果两个key有相同的hash值(也叫冲突)，他们会以链表的形式来存储。所以，这里我们就迭代链表。

如果在刚才计算出来的索引位置没有元素，直接把Entry对象放在那个索引上。
如果索引上有元素，然后会进行迭代，一直到Entry->next是null。当前的Entry对象变成链表的下一个节点。
如果我们再次放入同样的key会怎样呢？逻辑上，它应该替换老的value。事实上，它确实是这么做的。在迭代的过程中，会调用equals()方法来检查key的相等性(key.equals(k))，如果这个方法返回true，它就会用当前Entry的value来替换之前的value。

对于put的值，我们可以来看一个例子：

public class demo {

public static void main(String[] args) {

HashMap hashMap=new HashMap<String, String>();

Object put1 = hashMap.put("aa", "30");

Object put2 = hashMap.put("aa", "31");

System.out.println(put1+":"+put2);

}

当put两个相同的key的时候，这个put返回的值是oldValue,也就是说我这里打印出来的结果就是 null：30

put返回的值是oldValue。key一样value会覆盖

如果hash key重复，value是不会覆盖的（经过hash算法返回的值如果重复了）。

对key进行hash处理的时候其实也是进行的位移处理，我们来看到hash的源码。

 final int hash(Object k) {int h = hashSeed;if (0 != h && k instanceof String) {return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);}h ^= k.hashCode();// 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);}

3、get方法

当你传递一个key从hashmap总获取value的时候：对key进行null检查。如果key是null，table[0]这个位置的元素将被返回。
key的hashcode()方法被调用，然后计算hash值。
indexFor(hash,table.length)用来计算要获取的Entry对象在table数组中的精确的位置，使用刚才计算的hash值。
在获取了table数组的索引之后，会迭代链表，调用equals()方法检查key的相等性，如果equals()方法返回true，get方法返回Entry对象的value，否则，返回null。

public V get(Object key) {if (key == null)return getForNullKey();Entry<K,V> entry = getEntry(key);return null == entry ? null : entry.getValue();}

    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {if (size == 0) {return null;}int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);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;}

4、Entry

hashmap table :数组+链接的数据结构

void resize(int newCapacity) {Entry[] oldTable = table;int oldCapacity = oldTable.length;if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return;}
//创建Entry对象的数组Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
//赋值transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));table = newTable;threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);}

二、手写hashmap

通过前面的内容，我们已经知道了hashmap的原理了，我们现在来自己写一个hashmap。

1、map接口

public interface Map<K,V> {public V put(K k,V v);public V get(K k);public int size();public interface  Entry<K,V>{public K getKey();public V getValue();}}

2、实现类

public class HashMap<K,V>  implements Map<K, V> {//初始容量private static int defaultLength=16;   //加载因子private static double defaultLoader=0.75;private Entry[]  table=null;private int size=0;public HashMap() {this(defaultLength, defaultLoader);}public HashMap(int length,double loader){defaultLength=length;defaultLoader=loader;table=new Entry[defaultLength];}public HashMap(Entry[] table, int size) {super();this.table = table;this.size = size;}public V put(K k, V v) {size++;int index=hash(k);Entry<K, V>  entry=table[index];if(entry==null){table[index]=newEntry(k,v,null);}else{table[index]=newEntry(k,v,entry);}return  (V)table[index].getValue();}private Entry<K,V> newEntry(K k, V v, Entry<K, V> next) {return new Entry(k, v, next);}public int hash(K k){int m=defaultLength;int i=k.hashCode()%m;return i>=0?i:-i;}public V get(K k) {int index=hash(k);if(table[index]==null){return null;}//在数组中查找return find(k,table[index]) ;}public V find(K k, Entry entry) {if(k==entry.getKey() || k.equals(entry.getKey())){if(entry.next!=null){//System.out.println("1oldValue:"+entry.next.getValue());    }return  (V) entry.getValue();}else{if(entry.next!=null){//System.out.println("2oldValue:"+entry.next.getValue());return find(k, entry.next);}}return null;}public int size() {return size;}class Entry<K,V>  implements  Map.Entry<K, V>{K k;V v;Entry<K,V>  next;public Entry(K k, V v, Entry<K, V> next) {super();this.k = k;this.v = v;this.next = next;}public K getKey() {return k;}public V getValue() {return v;}public K getK() {return k;}public void setK(K k) {this.k = k;}public V getV() {return v;}public void setV(V v) {this.v = v;}public Entry<K, V> getNext() {return next;}public void setNext(Entry<K, V> next) {this.next = next;}}}

3、通过一个main函数，来测试一下，我们写的这个hashmap是否正确。

public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map=new HashMap<String,Integer>();map.put("sss", 30);map.put("sss", 31);System.out.println(map.get("sss"));}

注意，引入包的时候要注意，不要引入jdk框架的map和hash包，要引入我们自己写的这个包。

HashMap有一个叫做Entry的内部类，它用来存储key-value对。
上面的Entry对象是存储在一个叫做table的Entry数组中。
table的索引在逻辑上叫做“桶”(bucket)，它存储了链表的第一个元素。
key的hashcode()方法用来找到Entry对象所在的桶。
如果两个key有相同的hash值，他们会被放在table数组的同一个桶里面。

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文章出处：http://blog.csdn.net/sdksdk0/article/details/79299286
作者：朱培 ID：sdksdk0

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