Map接口、HashMap源码详解

蔚落 2021-09-28 12:30 380阅读 0赞

### 一、Map接口 ###

从集合框架图来看：Map为collection的子接口，以key-value键值对的形式存储数据

1.  数据结构: 哈希表
2.  哈希表：通过关键码来映射到一个值的数据结构
3.  哈希函数：键与值映射的一个映射关系 （[哈希函数的具体方法（第9个）][9]）

### 二、HashMap ###

#### 1、特点： ####

数据插入无序
             值可以重复，键不能重复
    		 键可以为null

#### 2、常用方法介绍 ####

*  put（key，value）；//插入 键-值对
 *  int size();//map中存储键值对的个数
 *  get（Object key）；//通过键寻找值
 *  boolean isEmpty() //判空
 *  boolean containsValue(Object value)//判断值是否存在
 *  boolean containsKey(Object key) //判断键是否存在
 *  remove(Object key)//通过键删除键值对，

#### 3、对hashMap集合的遍历（三种方式） ####

1.  **通过键值对遍历： 先将hashMap实例转化为set实例（类型为map.entry<>），**

Iterator<Map.Entry<String,String>> iterator = hashMap.entrySet().iterator();
          while(iterator.hasNext()){ 
    		 Map.Entry<String,String> next = iterator.next();
    		 String  key = next.getKey();
    		 String value = next.getValue();
    		 System.out.print(key+":"+value+".");
    					 }

1.  **通过键来遍历 （hashMap.keySet().iterator()）**

Iterator<String> iterator1 = hashMap.keySet().iterator();
    		while(iterator1.hasNext()){ 
    		 String next = iterator1.next();
    		 System.out.print(next+".");
    					 }

1.  **通过值来遍历 （ hashMap.values().iterator()）**

Iterator<String> iterator2 = hashMap.values().iterator();
    	 while(iterator2.hasNext()){ 
    	 String next = iterator2.next();
    	 System.out.print(next+" ");
    						}

#### 4、JDK1.7源码分析 ####

*  **继承关系**  
    继承了AbstractMap(jdk1.2开始)、实现了Map接口，可以克隆、可以序列化

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

*  **底层数据结构**  
    数组+链表  
    【数组中存储的是一个个entry实体， hash到同一个索引位置的数据通过链表链接起来】
 *  **基本属性和默认值**

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    哈希表中数组默认初始值大小为16
    
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    哈希表中数组最大容量值
    
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    默认的加载因子-》用来扩容使用
    
    static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = { };
    
    transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
    
    static class Entry<K,V>{ 
      
     final K key; //键值对的key（键）
       
    V value;   //键值对的value（值）
       
    Entry<K,V> next;  //next节点
    
    int hash;  //和key相关的hash

*  **构造函数：**

1。指定初始容量、指定加载因子
     public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { 
      //基本参数校验
      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);
      //加载因子、扩容阈值初始化
      this.loadFactor = loadFactor;
      threshold = initialCapacity;
      init();
    }
    
       2。通过默认加载因子和默认初始容量
    	public HashMap(int initialCapacity) { 
    		this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    	}
       3。默认构造容量和默认加载因子
    	public HashMap() { 
    		this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    	}
    
       4。通过map集合来初始化当前集合
    	public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) { 
    		this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
    					  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    		inflateTable(threshold);
    
    		putAllForCreate(m);
    	}

*  **增长方式：（扩容方式）**  
    **2倍扩容**  
    **①扩容时机**：当前存储元素的个数size>=扩容阈值threshold时，考虑扩容（threshold=当前数组容量\*加载因子。）  
    ②**扩容大小**：二倍的数组大小table.length（数组要满足2的指数级关系）

//扩容完成后哈希函数会发生改变
    扩容时创建一个新的table数组，并且将原来集合的元素全部哈希，找到新的对应位置进行插入
     void resize(int newCapacity) { 
            Entry[] oldTable = table; 
            int oldCapacity = oldTable.length;
            if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { 
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return;
            }
            Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];//创建一个新的table数组
            transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
            table = newTable;
         threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
        }
    // transfer函数：(会引起CPU瞬间到100％)
     void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { 
    	      int newCapacity = newTable.length;
    	      for (Entry<K,V> e : table) { 
    		    while(null != e) { 
    			Entry<K,V> next = e.next;
    			if (rehash) { 
    				e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
    			}
    			int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
    			e.next = newTable[i];
    			newTable[i] = e;
    			e = next;
    
    // 新建节点，元素作为当前索引位置的头部元素进行插入
    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { 
    	      Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    	      table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    	      size++;}

*  **常用方法研究：**  
    1. put（） 方法研究 \*\*\*\*\*\*\*HashMap的工作原理！！！！！  
    源码解析：  
    第一次插入元素，需要对数组进行初始化，数组长度为2的指数， 判断key为null或者非null
    
    **当key不为null时**,通过key哈希（hashing）来找到数据存在的索引位置，遍历该位置下的链表，（判断key是否存在，存在则替换value，不存在创建新的entry）
    
    **当key为null时**,存在数组的索引为0的位置，遍历该位置下的链表，查看key为null的节点是否存在，存在的话，将value的值更新为传入的value，若该链表下不存key为null的节点，则创建新的entry节点插入该链表！

public V put(K key, V value) { 
            if (table == EMPTY_TABLE) { 
                inflateTable(threshold);
            }
            if (key == null)  //key为null
                return putForNullKey(value);
            //key不为null
            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;
        }

//key为null时：
     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;
        }

1.  get（）方法研究:  
    源码解析:  
    通过键key来寻找value  
    ①**判断key是否为null**，是则特殊处理，直接到0号索引位置查找元素  
    ②**当key！=null时**,先通过哈希找到索引位置，通过索引位置找到当前链表，  
    进行遍历找key，通过判断key是否相等找到value进行返回

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

[9]: https://blog.csdn.net/qq_41384351/article/details/88981548