HashMap的源码分析(基于JDK1.8)
Java中的HashMap是一种常用的数据结构,它是基于哈希表的数据结构,可以用来存储键值对。在HashMap中,每个键值对被称作一个Entry,每个Entry包含一个键和一个值。HashMap的实现基于数组和链表,数组用于存储Entry,链表用于解决哈希冲突。
概述
HashMap是一种基于哈希表的数据结构,其内部通过哈希算法实现了对数据的快速访问。在HashMap中,每个Entry包含两个部分,一个是键,另一个是值。HashMap会根据键的哈希值和数组长度计算出每个Entry在数组中的位置,如果该位置上已经存在了一个Entry,则需要进行一些操作,如替换原来的Entry或者在链表的尾部添加一个新的Entry。如果该位置上还没有Entry,则直接将新的Entry添加到该位置上即可。
HashMap中的哈希冲突是通过链表来解决的,每个数组位置上的Entry都是一个链表,当多个Entry的哈希值相同时,它们会被添加到同一个链表中。这样,当我们通过键来获取值时,HashMap会先根据键的哈希值计算出Entry在数组中的位置,然后再遍历该位置上的链表,查找匹配的Entry,最后返回相应的值。
基本结构
HashMap的基本结构包括两个类:HashMap和Node。其中,HashMap是哈希表的实现类,Node是键值对的封装类。在JDK1.8中,Node又分为两种:普通节点(Node)和红黑树节点(TreeNode)。
普通节点是一个链表节点,它包含了一个键、一个值和一个指向下一个节点的指针。当哈希表中的Entry数量比较少时,普通节点比较适合,因为它的插入和查询操作都比较快。
红黑树节点是一种更高效的节点结构,它可以用来优化哈希表中的链表。当哈希表中的某个位置上的链表长度超过了一定的阈值时,HashMap会将该链表转化为红黑树,以提高查找效率。
构造方法
HashMap有多个构造方法,其中最常用的是不带参数的构造方法,它会创建一个默认大小为16的HashMap。在构造方法中,HashMap会初始化一个table数组来保存Entry,同时也会初始化一些其他的变量,如负载因子(loadFactor)和阈值(threshold)等。
负载因子是一个比较重要的参数,它表示哈希表在什么时候会进行扩容操作。当哈希表中的Entry数量达到了负载因子乘以数组长度时,HashMap会自动进行扩容操作,即将table数组的大小扩大一倍,并重新计算每个Entry在table数组中的位置。
阈值是一个和负载因子相关的参数,它表示哈希表在什么时候应该进行扩容操作。当哈希表中的Entry数量达到了阈值时,HashMap会自动进行扩容操作。
put方法
put方法是HashMap中最重要的方法之一,用于向哈希表中添加Entry。在put方法中,首先会根据键的哈希值计算出Entry在table数组中的位置,如果该位置上已经有了Entry,则需要进行一些操作,如替换原来的Entry或者在链表的尾部添加一个新的Entry。如果该位置上还没有Entry,则直接将新的Entry添加到该位置上即可。
需要注意的是,当哈希表中的Entry数量达到了阈值时,HashMap会自动进行扩容操作,即将table数组的大小扩大一倍,并重新计算每个Entry在table数组中的位置。扩容操作会比较耗时,因此我们要尽量避免频繁的扩容。
get方法
get方法用于根据键获取值。在get方法中,首先会根据键的哈希值计算出Entry在table数组中的位置,然后遍历该位置上的链表,查找匹配的Entry。如果找到了匹配的Entry,则返回其对应的值,否则返回null。
总结
通过对HashMap的源码分析,我们可以了解到HashMap是如何实现的,并且可以更好地理解HashMap的各种方法的作用和实现方式。同时,我们也能够更好地使用HashMap,并避免一些常见的问题,如哈希冲突和扩容等。在实际的开发中,HashMap是一种非常重要的数据结构,我们需要熟练掌握它的使用方法和注意事项,以便能够更好地完成我们的开发任务。