Map类源码解析

痛定思痛。 2022-02-05 11:17 188阅读 0赞

### 一、Map接口的架构 ###

Map接口的架构试图如下：

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01.png

①SortedMap接口继承Map接口，NavigableMap接口继承SortedMap接口，TreeMap实现NavigableMap接口；  
  
SortedMap:

public interface SortedMap<K,V> extends Map<K,V> {}

NavigableMap:

public interface NavigableMap<K,V> extends SortedMap<K,V> {}

TreeMap:

public class TreeMap<K,V>    extends AbstractMap<K,V>    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{}

②AbstractMap接口实现了Map接口，TreeMap同时也继承了AbstractMap，HashMap和WeakHashMap继承了AbstractMap；  
AbstractMap:

public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {}

HashMap:

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

WeakHashMap:

public class WeakHashMap<K,V>    extends AbstractMap<K,V>    implements Map<K,V> {}

③HashMap继承了Dictionary，并且实现了Map接口：

public class Hashtable<K,V>    extends Dictionary<K,V>    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {}

### 二、SortedMap、TreeMap、HashMap、HashTable的区别 ###

1、SortedMap:是有序不可重复的，key值不可为空，value值可以为空；底层是TreeMap；线程不安全；  
2、TreeMap：无序不可重复，key值不可为空，value值可以为空；底层是红黑树；线程不安全；  
3、HashMap：无序不可重复；只有一个Key值可以为空，当key值为null的时候，其hashcode定为0，放在hash表的 第0个bucket中，value值可以为空；底层是Entry数组+链表+红黑树；线程不安全；

以下代码及注释来自java.util.HasMap 
    public V put(K key, V value) {    if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }    // 当key为null时，调用putForNullKey特殊处理
        if (key == null)        return putForNullKey(value);    // ...} 
    private V putForNullKey(V value) {    // key为null时，放到table[0]也就是第0个bucket中
        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;
    }

4、HashTable：无序不可重复，Key值和Value值不能为空，底层是Entry数组+链表+红黑树；线程安全；

以下代码及注释来自java.util.HashTable 
    public synchronized V put(K key, V value) { 
        // 如果value为null，抛出NullPointerException
        if (value == null) {        throw new NullPointerException();
        } 
        // 如果key为null，在调用key.hashCode()时抛出NullPointerException
     
        // HashTable方法之所以线程安全，是因为在与HashMap相同的方法上都进行了加锁（synchronized）操作；
        public synchronized int size() {        return count;
        }    /**
         * Tests if this hashtable maps no keys to values.
         *
         * @return  <code>true</code> if this hashtable maps no keys to values;
         *          <code>false</code> otherwise.
         */
        public synchronized boolean isEmpty() {        return count == 0;
        }    /**
         * Returns an enumeration of the keys in this hashtable.
         *
         * @return  an enumeration of the keys in this hashtable.
         * @see     Enumeration
         * @see     #elements()
         * @see     #keySet()
         * @see     Map
         */
        public synchronized Enumeration<K> keys() {        return this.<K>getEnumeration(KEYS);
        }
    
    }

### 三、HashMap的源码解析 ###

1、基本原理，HashMap的底层是由Entry数组+链表+红黑树构成，这样设计的原理；当添加一个值计算出他的HashCode的时候，如果这个hashcode值已经存在，发生了hash碰撞，我们这里使用拉链法来解决这个问题，即在已经存在的这个值后面拉出一个链表，但是当数据量非常大的时候，这个链表会非常长，当查询一个值的话，会非常耗费时间，时间复杂度为O(n),因此在java1.8版本之后，当链表长度大于8的时候，会自动转换为红黑树，当长度小于6的时候，又会从红黑树转换为链表形态；  
下面是添加的方法，同时还是HashSet的添加方法：

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,                   boolean evict) {
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);        else {
                Node<K,V> e; K k;            if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;            else if (p instanceof TreeNode)
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);            else {                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;
                    }
                }            if (e != null) { // existing mapping for key
                    V oldValue = e.value;                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                        e.value = value;
                    afterNodeAccess(e);                return oldValue;
                }
            }
            ++modCount;        if (++size > threshold)
                resize();
            afterNodeInsertion(evict);        return null;
        }

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