【达内java培训】Java中HashMap的工作机制.docx

【达内java培训】Java中HashMap的工作机制现在很多的Java程序员都会把HashMap当作一个热门话题，今天我也来说一说Hashmap。我假设你对HashMap感兴趣，另外我认为你已经了解了HashMap的基础，这里我就不再赘述HashMap是个什么东东，如果对于你来讲HashMap还是一个新概念的话，你可以去看看官方的javadoc.目录： 1、一句话回答2、什么是哈希3、关于Entry类的一点介绍4、put()方法实际上做了什么5、get()方法内部工作机制6、注意点一句话回答 如果任何人让我描述一下HashMap的工作机制的话，我就简单的回答：“基于Hash的规则”。这句话非常简单，但是要理解这句话之前，首先我们得了解什么是哈希，不是么？什么是哈希 哈希简单的说就是对变量/对象的属性应用某种算法后得到的一个唯一的串，用这个串来确定变量/对象的唯一性。一个正确的哈希函数必须遵守这个准则。当哈希函数应用在相同的对象或者equal的对象的时候，每次执行都应该返回相同的值。换句话说，两个相等的对象应该有相同的hashcode。注：所有Java对象都从Object类继承了一个默认的hashCode()方法。这个方法将对象在内存中的地址作为整数返回，这是一个很好的hash实现，他确保了不同的对象拥有不同的hashcode。关于Entry类的一点介绍 一个map的定义是：一个映射键（key）到值（value）的对象。非常简单对吧。所以，在HashMap中一定有一定的机制来存储这些键值对。使得，HashMap有一个内部类Entry，看起来像这样。 static class Entry implements Map.Entry final K key; V value; Entry next; final int hash; ./More code goes here 当然，Entry类有属性用来存储键值对映射。key被final标记，除了key和value，我们还能看到两个变量next和hash。接下来我们试着理解这些变量的含义。put()方法实际上做了什么 再进一步看put方法的实现之前，我们有必要看一看Entry实例在数组中的存储，HashMap中是这样定义的： /* * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two. */ transient Entry table; 现在再来看put方法的实现。 /* * Associates the specified value with the specified key in this map. * If the map previously contained a mapping for the key, the old * value is replaced. * * param key key with which the specified value is to be associated * param value value to be associated with the specified key * return the previous value associated with key, or *         null if there was no mapping for key. *         (A null return can also indicate that the map *         previously associated null with key.) */ public V put(K key, V value) if (key = null) return putForNullKey(value); int hash = hash(key.hashCode(); int i = indexFor(hash, table.length); for (Entry e = tablei; 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; 让我们一步一步的看 首先，检查key是否为null，如果key是null值被存在table0的位置，因为null的hashcode始终为0接下来，通过key的hashCode()方法计算了这个key的hash值，这个hash值被用来计算存储Entry对象的数组中的位置。JDK的设计者假设会有一些人可能写出非常差的hashCode()方法，会出现一些非常大或者非常小的hash值。为了解决这个问题，他们引入了另外一个hash函数，接受对象的hashCode()，并转换到适合数组的容量大小。接着是indexFor(hash,table,length)方法，这个方法计算了entry对象存储的准确位置。接下来就是主要的部分，我们都知道两个不相等的对象可能拥有过相同的hashCode值，两个不同的对象是怎么存储在相同的位置叫做bucket呢？答案是LinkedList。如果你记得，Entry类有一个next变量，这个变量总是指向链中的下一个变量，这完全符合链表的特点。所以，在发生碰撞的时候，entry对象会被以链表的形式存储起来，当一个Entry对象需要被存储的时候，hashmap检查该位置是否已近有了一个entry对象，如果没有就存在那里，如果有了就检查她的next属性，如果是空，当前的entry对象就作为已经存储的entry对象的下一个节点，依次类推。如果我们给已经存在的key存入另一个value会怎么样的？逻辑上，旧的值将被替换掉。在检测了Entry对象的存储位置后，hashmap将会遍历那个位置的entry链表，对每一个entry调用equals方法，这个链表中的所有对象都具有相同的hashCode()而equals方法都不等。如果发现equals方法有相等的就执行替换。在这种方式下HashMap就能保证key的唯一性。get方法的工作机制 现在我们已经了解了HashMap中存储键值对的机制。下一个问题是：怎样从一个HashMap中查询结果。其实逻辑跟put是一样的，如果传入的key有匹配就将该位置的value返回，如果没有就返回null. /* * Returns the value to which the specified key is mapped, * or code null if this map contains no mapping for the key. * * More formally, if this map contains a mapping from a key * code k to a value code v such that code (key=null ? k=null : * key.equals(k), then this method returns code v; otherwise * it returns code null.  (There can be at most one such mapping.) * * A return value of code null does not necessarily * indicate that the map contains no mapping for the key; its also * possible that the map explicitly maps the key to code null. * The link #containsKey containsKey operation may be used to * distinguish these two cases. * * see #put(Object, Object) */ public V get(Object key) if (key = null) return getForNullKey(); int hash = hash(key.hashCode(); for (Entry e = tableindexFor(hash, table.length); e != null; e = e.next) Object k; if (e.hash = hash & (k = e.key) = key | key.equals(k) return e.value; return null; 上面的代码看起来跟put()方法很像，除了if (e.hash = hash & (k = e.key) = key | key.equals(k)。注意点 存储Entry对象的数据结构是一个叫做Entry类型的table数组。数组中一个特定的索引位置称为bucket,因为它可以容纳一个LinkedList的第一个元素的对象。Key对象的hashCode()需要用来计算Entry对象的存储位置。Key对象的equals()方法需要用来维持Map中对象的唯一性。get()和put()方法跟Value对象的hashCode和equals方法无关。null的hashCode总是0，这样的Entry对象总是被存储在数组的第一个位置成都java培训