什麼是Hashmap
HashMap就是一個容器,用來存儲數據,但是爲什麼不使用Arraylist,或者爲什麼不使用Link
數組的形式
link的形式
hashMap的形式
看到這裏是不是有一種恍然大悟的感覺,hashMap其實就是數組加鏈表,我最開始的時候問過爲什麼不使用數組,
數組:使用數組你會發現他查詢很快,但是增刪改查效率非常低
鏈表:鏈表是非常快,但是對於增傷改查非常快,如果查詢數組最好,並且鏈表非常消耗資源
Hashmap:而Hashmap出現就是結合了他們兩個的優點※
提問問題
如果你把我下面的問題都會了,那說明你還不錯哦,嘿嘿
- 1爲什麼使用hashcode?
- 2爲什麼會有數組,爲什麼用鏈表?
- 3什麼時候擴容,如果進行擴容?
- 4什麼時候使用使用紅黑樹?
- 5爲什麼hashcode要和節點進行與操作?
- 6數組長度多少,其他空間不可以佔用,除非擴容?
- 7爲什麼判斷hash和可以是否相等?
- 8整個體系的流程是什麼?
代碼
一般情況下我們都是這樣使用HashMap
public static void main(String[] args){
HashMap<String,String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("judy","6688");
String judy = hashMap.get("judy");
System.out.println(judy);
}
源碼分析
爲什麼使用HashCode
你有沒有想過一個問題,如果我們使用hashMap,我們的下角標是如何生成的,難道我們使用的是隨機數生成的下角標嗎?那誰知道數據長度得有多大啊,
- 得到一個節點,重點看hash(key)
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
- 你會發現hashCode會與做與運行把低16位於高16位進行異或運算,爲什麼會這麼做呢,這麼做的時候我們會把前16給取出轉換爲二進制與h進行異或運算,這樣就避免了出現重複的值,如果出現重複的值,可能會出現其中一個鏈表很長,但是其他位置根本沒有數據,所以要把其他的位置都用起來.
下面的操作就是計算node節點到底在數組的什麼位置?
n-1 & hash =====>hash%n , 得到的是0-15的區間, n的默認大小是16
0010101011001010010100101001
01111
最終的結果肯定是在16範圍之內的.爲什麼用與是因爲&與操作效率比較高
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
3通過第二步的操作大家有沒有感到疑惑,如果是第2步操作得到的是15,那麼這個時候二進制變爲01110,這個時候不滿足16,導致分佈不勻均,那麼如果才能分佈均勻,所以數組的大家都是2的n次冪
在最開始的時候我們就給定默認的值,所以這裏的16是有原因的,與操作的時候纔會分佈均勻
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
當看到這個的時候你想到了什麼,我最開始的時候說要使用hashCode,而hashCode也就是從整個地方過來的,但是你有沒有發現當拿到key的hashCode的誰還會進行16位的與操作,爲什麼在找數組下標(與操作)之前會使用hashCode在進行本身的異或?
原因就是爲了避免出現重複的數據,爲了node在數組中的位置分佈均勻才做的這個操作
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
讓他們兩個之間進行異或,得到最後的hashcode
0101001010010高16位
0101001001001低16位
初始化數組
在這裏只是聲明瞭數組,但是並沒有給數組賦值
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;
賦值語句
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//這個方法是判斷是否需要初始化
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//這句話纔是關鍵,所以默認賦給的值就是16,從最開始見解爲什麼長度必須是2N次冪到現在初值爲16,大家應該理解了吧
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
//並且最後把值給了threshold
threshold = newThr;
把數據放到指定位置
如果是第一次存放
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
如果是key和hash相等,所以你會發現他到最後返回的以前的value
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//返回以前的value
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
如果使用紅黑樹
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
如果是在鏈表裏
這個時候你會發現他其實就是循環鏈表,然後判斷是否爲空
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;
}
如果這個時候鏈表的長度超出我們設置的鏈表長度8-1,那麼這個時候就分配紅黑樹
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
什麼時候擴容
看到這的時候大家有沒有疑問,有沒有想過數組長度只讓用到75%,那麼他怎麼知道是不是需要擴容呢?
// 這塊代碼記錄數組已經被佔用了多少
//修改的次數
++modCount;
//size表示鍵值的數量//threshold表示容量
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
當他的size大於了threshold就會進行擴容,執行resize()操作,最開始我們進行數組初始化的時候也是執行的resize()操作
初始化或加倍表格大小。, 如果爲null，則分配*符合字段閾值中保存的初始容量目標。
否則，因爲我們使用的是2次冪擴展，所以每個bin中的*元素必須保持相同的索引，或者在新表中以2的偏移量移動*
他首先會判斷你是否大於0 ,如果大於0,再判斷是否大於最大值
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//--------------------------擴容操作--------------
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
//----------------------移動---當前地址加上原來容量的位置----------
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
鏈表可以無限的伸展嗎
你有沒有想過這個問題? 假如hashmap的其中有一個位一直有node,那麼這個時候會無限的向鏈表中添加數據,那麼這個時候鏈表的數據就會變得很長,所以非常不好, 解決方案是設置規定的值
鏈表的長度不可以超過8
/**
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
總結
好吧,下一步就是手寫了…加油judy, 總歸還是得感謝徐 X X ,❥(^_-)