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HashMap就是這么簡單【源碼剖析】

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前言 
聲明，本文用得是jdk1.8

前面已經(jīng)講了Collection的總覽和剖析List集合以及散列表、Map集合、紅黑樹的基礎(chǔ)了：

Collection總覽

List集合就這么簡單【源碼剖析】

Map集合、散列表、紅黑樹介紹

本篇主要講解HashMap，以及涉及到一些與hashtable的比較~

看這篇文章之前最好是有點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)：

Java實現(xiàn)單向鏈表

棧和隊列就是這么簡單

二叉樹就這么簡單

當(dāng)然了，如果講得有錯的地方還請大家多多包涵并不吝在評論去指正～

一、HashMap剖析

首先看看HashMap的頂部注釋說了些什么：

再來看看HashMap的類繼承圖：

下面我們來看一下HashMap的屬性：

成員屬性有這么幾個：

再來看一下hashMap的一個內(nèi)部類Node：

我們知道Hash的底層是散列表，而在Java中散列表的實現(xiàn)是通過數(shù)組+鏈表的~

再來簡單看看put方法就可以印證我們的說法了：數(shù)組+鏈表-->散列表

我們可以簡單總結(jié)出HashMap：

無序，允許為null，非同步

底層由散列表(哈希表)實現(xiàn)

初始容量和裝載因子對HashMap影響挺大的，設(shè)置小了不好，設(shè)置大了也不好

1.1HashMap構(gòu)造方法

HashMap的構(gòu)造方法有4個：

在上面的構(gòu)造方法最后一行，我們會發(fā)現(xiàn)調(diào)用了tableSizeFor()，我們進去看看：

這是位運算算法，具體流程可參考：

https://www.cnblogs.com/loading4/p/6239441.html

https://blog.csdn.net/fan2012huan/article/details/51097331

看完上面可能會感到奇怪的是：為啥是將2的整數(shù)冪的數(shù)賦給threshold？

threshold這個成員變量是閾值，決定了是否要將散列表再散列。它的值應(yīng)該是：capacity * load factor才對的。

其實這里僅僅是一個初始化，當(dāng)創(chuàng)建哈希表的時候，它會重新賦值的：

至于別的構(gòu)造方法都差不多，這里我就不細講了：

1.2put方法

put方法可以說是HashMap的核心，我們來看看：

我們來看看它是怎么計算哈希值的：

為什么要這樣干呢？？我們一般來說直接將key作為哈希值不就好了嗎，做異或運算是干嘛用的？？

我們看下來：

我們是根據(jù)key的哈希值來保存在散列表中的，我們表默認的初始容量是16，要放到散列表中，就是0-15的位置上。也就是tab[i = (n - 1) & hash]?？梢园l(fā)現(xiàn)的是：在做&運算的時候，僅僅是后4位有效~那如果我們key的哈希值高位變化很大，低位變化很小。直接拿過去做&運算，這就會導(dǎo)致計算出來的Hash值相同的很多。

而設(shè)計者將key的哈希值的高位也做了運算(與高16位做異或運算，使得在做&運算時，此時的低位實際上是高位與低位的結(jié)合)，這就增加了隨機性，減少了碰撞沖突的可能性！

下面我們再來看看流程是怎么樣的：

新值覆蓋舊值，返回舊值測試：

接下來我們看看resize()方法，在初始化的時候要調(diào)用這個方法，當(dāng)散列表元素大于capacity * load factor的時候也是調(diào)用resize()

1.3get方法

接下來我們看看getNode()是怎么實現(xiàn)的：

1.4remove方法

再來看看removeNode()的實現(xiàn)：

二、HashMap與Hashtable對比 
從存儲結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)來講基本上都是相同的。它和HashMap的最大的不同是它是線程安全的，另外它不允許key和value為null。Hashtable是個過時的集合類，不建議在新代碼中使用，不需要線程安全的場合可以用HashMap替換，需要線程安全的場合可以用ConcurrentHashMap替換

Hashtable具體閱讀源碼可參考：

https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77427010

https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77428710

四、總結(jié)

在JDK8中HashMap的底層是：數(shù)組+鏈表(散列表)+紅黑樹

在散列表中有裝載因子這么一個屬性，當(dāng)裝載因子*初始容量小于散列表元素時，該散列表會再散列，擴容2倍！

裝載因子的默認值是0.75，無論是初始大了還是初始小了對我們HashMap的性能都不好

裝載因子初始值大了，可以減少散列表再散列(擴容的次數(shù))，但同時會導(dǎo)致散列沖突的可能性變大(散列沖突也是耗性能的一個操作，要得操作鏈表(紅黑樹)！

裝載因子初始值小了，可以減小散列沖突的可能性，但同時擴容的次數(shù)可能就會變多！

初始容量的默認值是16，它也一樣，無論初始大了還是小了，對我們的HashMap都是有影響的：

初始容量過大，那么遍歷時我們的速度就會受影響~

初始容量過小，散列表再散列(擴容的次數(shù))可能就變得多，擴容也是一件非常耗費性能的一件事~

從源碼上我們可以發(fā)現(xiàn)：HashMap并不是直接拿key的哈希值來用的，它會將key的哈希值的高16位進行異或操作，使得我們將元素放入哈希表的時候增加了一定的隨機性。

還要值得注意的是：并不是桶子上有8位元素的時候它就能變成紅黑樹，它得同時滿足我們的散列表容量大于64才行的~

明天要是無意外的話，可能會寫TreeMap，敬請期待哦~~~~

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謝謝支持了！希望能多介紹給其他有需要的朋友

參考資料：

《Core Java》

https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76555359

https://zhuanlan.zhihu.com/p/28216267

https://blog.csdn.net/fan2012huan/article/details/51097331

https://www.cnblogs.com/chinajava/p/5808416.html

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