Java詳細(xì)分析講解HashMap
java集合容器類(lèi)分為Collection和Map兩大類(lèi)，Collection類(lèi)的子接口有Set、List、Queue，Map類(lèi)子接口有SortedMap。如ArrayList、HashMap的繼承實(shí)現(xiàn)關(guān)系分別如下
1.HashMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
在jdk1.8中，底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是“數(shù)組+鏈表+紅黑樹(shù)”。HashMap其實(shí)底層實(shí)現(xiàn)還是數(shù)組，只是數(shù)組的每一項(xiàng)都是一條鏈，如下
當(dāng)鏈表過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響HashMap的性能，紅黑樹(shù)的搜索時(shí)間復(fù)雜度是O(logn)，而鏈表是O(n)，因此在jdk1.8引入了紅黑樹(shù)做進(jìn)一步優(yōu)化，鏈表和紅黑樹(shù)在達(dá)到一定條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換：
- 當(dāng)鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)前會(huì)判斷，如果當(dāng)前數(shù)組的長(zhǎng)度小于64，那么會(huì)選擇先進(jìn)行數(shù)組擴(kuò)容，而不是轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)，以減少搜索時(shí)間；
- 當(dāng)鏈表超過(guò)8且數(shù)組長(zhǎng)度超過(guò)64才會(huì)轉(zhuǎn)為紅黑樹(shù)；
2.HashMap特點(diǎn)
HashMap存取是無(wú)序的；K和V都可以是null，但是K只能由一個(gè)null；閾值大于8且數(shù)組長(zhǎng)度大于64時(shí)才將鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)，變成紅黑樹(shù)的目的是提高搜索速度。
鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)的原因：在數(shù)組比較小的時(shí)候如果出現(xiàn)紅黑樹(shù)，反而降低效率，而紅黑樹(shù)需要進(jìn)行左旋右旋、變色操作來(lái)保持平衡，同事數(shù)組長(zhǎng)度小于64時(shí)，搜索速度也較快。
默認(rèn)加載因子為0.75的原因：HashMap中的threadhold是HashMap所能容納鍵值對(duì)的最大值，計(jì)算公式為threadhold =leng*loadFactory，在數(shù)組定義好長(zhǎng)度之后，負(fù)載因子越大，所能容納的鍵值對(duì)的個(gè)數(shù)越大。loadFactory越趨近于1，那么數(shù)組中存放的數(shù)據(jù)越密集，就會(huì)有更多的鏈表長(zhǎng)度處于更長(zhǎng)的數(shù)值，我們的查詢(xún)效率就會(huì)越低，當(dāng)添加數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生hash沖突的概率也會(huì)越高。loadFactory越趨近于0.數(shù)組中存放的數(shù)據(jù)越稀疏，0.75是對(duì)空間和時(shí)間效率的一種平衡選擇，經(jīng)過(guò)多重計(jì)算檢驗(yàn)得到的可靠值。
hash值計(jì)算：hashCode方法是Object中的方法，所有類(lèi)都可以對(duì)其進(jìn)行使用，首先底層通過(guò)調(diào)用hashCode方法生成初始hash值h1，然后將h1無(wú)符號(hào)右移16位得到h2，之后將h1和h2進(jìn)行按位異或運(yùn)算得到最終的hash值h3，之后將h3與length-1進(jìn)行按位與運(yùn)算得到hash表索引。
3.HashMap中put方法流程
源碼如下
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
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;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
首先根據(jù)key的值計(jì)算hash值，找到該元素在數(shù)組中存儲(chǔ)的下標(biāo)；
若數(shù)組是空的，則調(diào)用resize進(jìn)行初始化；
若沒(méi)有hash沖突，則直接放在對(duì)應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)里；
若發(fā)生hash沖突了，且key已經(jīng)存儲(chǔ)，就覆蓋掉value；
若發(fā)生hash沖突后是鏈表結(jié)構(gòu)，就判斷該鏈表是否大于8，若大于8且數(shù)組容量小于64，就進(jìn)行擴(kuò)容；若鏈表節(jié)點(diǎn)數(shù)量大于8且數(shù)組容量大于64，則將這個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換位紅黑樹(shù)；否則鏈表插入鍵值對(duì)，若key存在則覆蓋掉value；
若hash沖突后，發(fā)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)是紅黑樹(shù)，就將這個(gè)節(jié)點(diǎn)掛在數(shù)上；
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);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> 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<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.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;
}hashMap在容量超過(guò)負(fù)載因子后就會(huì)擴(kuò)容，將hashMap的大小擴(kuò)大為原來(lái)數(shù)組的兩倍。
HashMap是非線(xiàn)程安全的，在put的時(shí)候，插入的元素超過(guò)了容量的范圍就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作rehash，這個(gè)會(huì)重新將原數(shù)組的內(nèi)容重新hash到新的擴(kuò)容數(shù)組中，在多線(xiàn)程的環(huán)境下，存在同時(shí)其他的元素也在進(jìn)行put操作，如果hash值相同，可能出現(xiàn)在同一數(shù)組下用鏈表表示，造成閉環(huán)，導(dǎo)致在get操作時(shí)出現(xiàn)死循環(huán)，所以hashMap是線(xiàn)程不安全的。
繼續(xù)理解源碼的設(shè)計(jì)妙處。
到此這篇關(guān)于Java詳細(xì)分析講解HashMap的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java HashMap內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Struts2實(shí)現(xiàn)文件上傳功能，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2018-01-01
這篇文章主要介紹了實(shí)例講解Java并發(fā)編程之閉鎖,閉鎖相當(dāng)于一扇門(mén),在閉鎖到達(dá)結(jié)束狀態(tài)之前,這扇門(mén)一直是關(guān)閉著的,沒(méi)有任何線(xiàn)程可以通過(guò),當(dāng)?shù)竭_(dá)結(jié)束狀態(tài)時(shí),這扇門(mén)才會(huì)打開(kāi)并容許所有線(xiàn)程通過(guò),需要的朋友可以參考下2015-04-04
spring基于通用Dao的多數(shù)據(jù)源配置詳解
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了spring基于通用Dao的多數(shù)據(jù)源配置，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下解2018-03-03
Java把數(shù)字格式化為貨幣字符串實(shí)例代碼
這篇文章主要介紹了Java把數(shù)字格式化為貨幣字符串實(shí)例代碼,需要的朋友可以參考下2014-02-02
Java Mybatis框架增刪查改與核心配置詳解流程與用法
MyBatis 是一款優(yōu)秀的持久層框架，它支持自定義 SQL、存儲(chǔ)過(guò)程以及高級(jí)映射。MyBatis 免除了幾乎所有的 JDBC 代碼以及設(shè)置參數(shù)和獲取結(jié)果集的工作。MyBatis 可以通過(guò)簡(jiǎn)單的 XML 或注解來(lái)配置和映射原始類(lèi)型、接口和 Java POJO為數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄2021-10-10
SpringBoot事件發(fā)布與監(jiān)聽(tīng)超詳細(xì)講解
今天去官網(wǎng)查看spring boot資料時(shí)，在特性中看見(jiàn)了系統(tǒng)的事件及監(jiān)聽(tīng)章節(jié),所以下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于SpringBoot事件發(fā)布和監(jiān)聽(tīng)的相關(guān)資料,文中通過(guò)實(shí)例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2022-11-11
這篇文章主要介紹了Gateway+Swagger2配置聚合文檔方式，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。2023-03-03
JsonProperty及JSONField注解的使用說(shuō)明
文章介紹了兩個(gè)常用的Java庫(kù)注解：Jackson的@JsonProperty和Fastjson的@JSONField,它們用于控制Java對(duì)象與JSON數(shù)據(jù)之間的序列化和反序列化,文章詳細(xì)說(shuō)明了這兩個(gè)注解的常見(jiàn)屬性及其使用場(chǎng)景,包括指定屬性名、控制字段可見(jiàn)性、設(shè)置默認(rèn)值和標(biāo)記字段的必需性2024-12-12
java全角與半角標(biāo)點(diǎn)符號(hào)相互轉(zhuǎn)換詳解
這篇文章主要為大家介紹了java全角與半角標(biāo)點(diǎn)符號(hào)相互轉(zhuǎn)換詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪2023-03-03
Java并發(fā)編程之關(guān)鍵字volatile知識(shí)總結(jié)
今天帶大家學(xué)習(xí)java的相關(guān)知識(shí),文章圍繞著Java關(guān)鍵字volatile展開(kāi),文中有非常詳細(xì)的知識(shí)總結(jié),需要的朋友可以參考下2021-06-06