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作者是爪哇岛的新手，水平很有限，如果发现错误，一定要及时告知作者哦！感谢感谢！

文章目录

• Map
• HashMap
• • HashMap概述
  • **HashMap属性**
  • 构造方法
  • 核心方法
  • • 1.put()
    • • 添加逻辑
    • 2.resize()
    • • 扩容逻辑
    • 3.get()
    • 遍历

Map

Map是一种以键值对（key-value）进行存储的集合，Map集中的每一个元素都包含一个 键(key) 对象 和 一个值(value)对象。其其特点都是由键来决定的,Map集合的键都是无序,不重复,无索引,Map集合后面重复的键对应的值会覆盖前的重复键的值，并且键和值都允许为空。

HashMap

HashMap概述

HashMap是基于哈希表的Map接口实现的,该类存储的结构的键值对,并且k是唯一的,不能重复,而v作为值可以重复。

数据结构

HashMap属性

1.序列化ID

    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

2.HaahMap对象被创建时,初始的默认容量是16(1<<4)。

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; 

3.HashMap的最大容量是2的30次方。

  static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

4.HashMap默认的负载因子为0.75。

 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

5.当HashMap底层数组中某一位置的链表长度等于8,该链表便满足了转换成红黑树的条件。

 static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

6.HashMap底层数组长度等于64时,链表长度等于8时,链表就会转换成红黑树。

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

7.当链表已经转换成红黑树时,当树节点少于6便会退化成链表。

 static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

8.HashMap底层是一个链表数组

transient Node[] table;

9.该集合存储的就是Node节点,便于遍历使用

 transient Set> entrySet;

10.记录数组中节点的个数

 transient int size;

11.记录HashMap修改的次数

  transient int modCount;

12.threshold是阈值,为了减少哈希冲突,HashMap底层的数组不是等到存储空间都被利用完之后才扩容,而是根据当前的负载因子和数组长度计算出一个阈值,当超过该阈值就进行扩容。

 int threshold;

13.该属性也是负载因子,仅仅是一个成员变量,便于在方法中使用。

final float loadFactor;

构造方法

使用HashMap的无参构造方法构造HashMap时,其默认的初始化容量是16，负载因子为0.75。

源码:

    public HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; //负载因子为0.75}

HashMap还提供了三个带参构造方法,本质上可以视作两个。因为HashMap(int initialCapacity)方法体中实际调用的是HashMap(int initialCapacity, float loadFactor),使用带参构造指定初始化容量时,最终的初始化容量不一定是一开始指定的,初始化容量必须是2的次幂。tableSizeFor(initialCapacity)会对传入的容量进行调整,最终的调整的结果是等于或者大于指定容量的一个最接近2的次幂数。

  //initialCapacity和loadFactor分别为创建HashMap时指定的容量和负载因子public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {//容量小于0抛出异常if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  initialCapacity);//容量大于数组最大容量时,将initialCapacity调整为MAXIMUM_CAPACITYif (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;//如果指定的负载因子小于等于0,或者负载因子是非数字则抛出异常if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +loadFactor);//进行负载因子初始化this.loadFactor = loadFactor;//this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);}//创建HashMap指定容量initialCapacitypublic HashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);//调用上面的有参构造}

根其它Map集合构造hashMap

如果传入的集合中有元素,在添加元素成功之前就会开辟好内存,如果该集合没有元素,就还是不会开辟内存。

	//创建一个HashMap并将m中的元素存入其中 public HashMap(Map m) {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;putMapEntries(m, false);}

获得一个大于cap又是最接近cap的2的整数次幂数值

  static final int tableSizeFor(int cap) {int n = cap - 1;n |= n >>> 1;n |= n >>> 2;n |= n >>> 4;n |= n >>> 8;n |= n >>> 16;//判断n是否小于0,如果小于0则返回1,否则就继续判断是否大于最大容量,是的话就返回最大容量,不是则返回n+1。return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;}

综上所述,创建HashMap对象时,只是确定好了初始化容量以及负载因子,底层的数组并没有分配内存。只有当添加元素时才会给数组分配内存。

核心方法

HashMap真正的分配内配内存,是在添加元素时。

1.put()

源码:

 public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}
//该方法根据key计算出该节点应该插入到数组的哪一个下标static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}//插入元素final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {//tab为哈希数组,p为节点,n为数组长度,i为数组下标Node[] tab; Node p; int n, i;//判断table的引用是否为空以及table数组的长度,为null或者为0说明需要扩容if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;//将扩容之后的数组长度赋值给n//如果数组的i位置没有值,就将传入的key-value插入即可,如果插入成功则返回null。如果插入的节点已经存在则返回这个节点。if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//p为该索引位置的链表的第一个节点tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//插入节点else {//发生哈希冲突的情况//定义临时变量Node e; K k;//如果当前索引位置对应的链表第一个元素的hash与准备添加的key的hash相同//并且满足一下两个条件之一//1.准备加入的key与p.key相同//2.p指向的Node节点的key的equals()与准备加入的key比较后相同(如自定义类型作为key)if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;//判断是否是红黑树的节点else if (p instanceof TreeNode)//添加到红黑树,如果该节点在红黑树中存在则返回该节点,不存在则返回nulle = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//hash不为链表首元素,不是红黑树的节点,就是链表中的节点,遍历链表,依次把该元素与链表中的每个元素比较后,都不相同则加到末尾for (int binCount = 0; ; ++binCount) {if ((e = p.next) == null) {//如果遍历到链表末尾说明已经没有重复的节点,此时直接添加到链表的末尾p.next = newNode(hash, key, value, null);//如果链表长度已经达到了8个节点,就会进行树化if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) treeifyBin(tab, hash);break;}//在遍历的过程中找到了重复的节点,直接break，e为重复的节点if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}//有重复的key()旧节点和插入的节点if (e != null) { V oldValue = e.value;//拿到旧节点的valueif (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;//将待插入节点的value更新到旧节点afterNodeAccess(e);return oldValue;//返回}}++modCount;if (++size > threshold)//添加成功size首先++,再和阈值进行判断,大于就要扩容resize();afterNodeInsertion(evict);return null;//成功添加}

注意

链表树化需要满足连个添加,第一是链表长度已经到了8,并且数组长度要大于等于64。如果仅仅是链表长度满足了添加,调用 treeifyBin(tab, hash)去树化,实际还是对数组进行了扩容。

源码如下:

添加逻辑

1. 首先根据key计算出哈希值
2. 判断table是否为null或者为长度为0,满足就扩容
3. 计算出数组的下标,并判断该位置是否为null
4. 如果table[i]位置为null插入即可
5. 不为空说明发生了哈希冲突,再判断插入的节点与当前位置节点的key是否相同
6. 如果相同直接覆盖元素
7. 如果不是,在判断是否是树节点
8. 如果是树节点,红黑树插入
9. 如果不是,直接遍历链表寻找是否存在相同的key
10. 如果存在直接覆盖节点
11. 不存在将该节点添加到链表末尾
12. 接着判断链表长度是否达到了8,达到了尝试树化
13. 最后对容量判断是否大于了阈值,大于了进行扩容。

2.resize()

final Node[] resize() {//将数组引用赋值该oldTabNode[] oldTab = table;//得到得到当前数组长度int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;//旧阈值int oldThr = threshold;//newCap为数组新的容量,newThr为新的数组长度,newThr为新的阈值int newCap, newThr = 0;//判断是需要初始化数组还是扩容,如果oldCap小于或者等于0则表示需要初始化数组,大于0 则需要扩容if (oldCap > 0) {//oldCap大于数组的最大容量则需要重置大小if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return oldTab;}//将数组扩容到到原来2倍,阈值也扩大原来的2倍else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr = oldThr << 1; // double threshold}//说明调用的是有参构造方法,理由无参构造没有对threshold进行初始化else if (oldThr > 0) newCap = oldThr;else { //无参构造初始化数组newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//计算阈值newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}//如果阈值为空需要重新计算阈值if (newThr == 0) {float ft = (float)newCap * loadFactor;newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);}//将计算出来的阈值赋值给成员变量 thresholdthreshold = newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})//扩容成功后,需要将旧数组的元素搬运到新数组去Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];table = newTab;//更新数组引用//判断旧数组是否有元素，有的话就开始搬运if (oldTab != null) {for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {Node e;if ((e = oldTab[j]) != null) {oldTab[j] = null;if (e.next == null)newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;else if (e instanceof TreeNode)((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);else { // preserve orderNode loHead = null, loTail = null;Node hiHead = null, hiTail = null;Node next;do {next = e.next;if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}return newTab;//返回新数组的引用}

扩容逻辑

1. 首先为初始化和扩容准备好所需的变量
2. 根据当前数组的长度(oldCap)进行判断数组是需要扩容还是初始化
3. 如果oldCap大于0说明是需要扩容,将数组长度以及阈值都扩充到原来的2倍
4. 如果oldCap小于等于0则说明数组需要初始化,
5. 根据oldThr判读是调用那个构造方法进行初始化,然后为其分配初始容量以及负载因子
6. 然后对新计算出来的阈值进行检查,如果为0则需要重新计算
7. 最后如果是扩容,则将源数组的元素搬运到目标数组去。

3.get()

 public V get(Object key) {Node e;//调用getNode()方法来完成return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;}final Node getNode(int hash, Object key) {//table为数组,first头节点,n是数组长度Node[] tab; Node first, e; int n; K k;//判断数组是否null并且已经开辟空间了,同时得到计算出索引位置的节点(first)if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {//如果该索引位置的头节点就是要找到的节点直接返回if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return first;//不是头节点if ((e = first.next) != null) {//判断第一个节点是否是红黑树的节点if (first instanceof TreeNode)//进入红黑树茶查找return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);do {//不是红黑树节点,就是链表节点遍历链表查找if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return e;} while ((e = e.next) != null);}}//找不到该节点return null;}

查找逻辑

1. 根据key计算出哈希值
2. 判断数组是否为null,长度是否为0，如果是就直接返回null
3. 如果不是,计算出数组的下标,判断该位置的节点的key是否和要查找的key相同,一致直接返回
4. 不相同,判断第一个节点是否是红黑树节点,如果是则去红黑树里去查找
5. 如果不是树节点,说明是链表节点,遍历链表即可。找到就返回,还没找到返回null。

遍历

1.键找值的方式的遍历

代码示例

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;/*** @author 929KC* @date 2022/11/5 15:57* @description:*/
public class Demo {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap<>();map.put("a",1);map.put("b",2);map.put("c",3);// 1、键找值：第一步：先拿到集合的全部键。Set key = map.keySet();// 2、第二步：遍历每个键，根据键提取值for (String s : key) {int  value = map.get(s);System.out.println(s+" "+value);}}
}//a 1
//b 2
//c 3

2.键值对的方式遍历

代码示例

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;/*** @author 929KC* @date 2022/11/5 15:57* @description:*/
public class Demo {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap<>();map.put("a",1);map.put("b",2);map.put("c",3);Set> entries = map.entrySet();for (Map.Entry entry : entries) {Integer value = entry.getValue();String key = entry.getKey();System.out.println(key+" "+value);}}
}
//a 1
//b 2
//c 3

3.forEach遍历

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.function.BiConsumer;/*** @author 929KC* @date 2022/11/5 15:57* @description:*/
public class Demo {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap<>();map.put("a",1);map.put("b",2);map.put("c",3);map.forEach(new BiConsumer() {@Overridepublic void accept(String key, Integer value) {System.out.println(key+" "+value);}});}
}
//a 1
//b 2
//c 3

终