HashMap的實現原理
首先有一個每個元素都是鏈表（可能表述不準確）的數組，當添加一個元素（key-value）時，就首先計算元素key的hash值，以此確定插入數組中的位置，但是可能存在同一hash值的元素已經被放在數組同一位置了，這時就添加到同一hash值的元素的后面，他們在數組的同一位置，但是形成了鏈表，同一各鏈表上的Hash值是相同的，所以說數組存放的是鏈表。而當鏈表長度太長時，鏈表就轉換為紅黑樹，這樣大大提高了查找的效率。 當鏈表數組的容量超過初始容量的0.75時，再散列將鏈表數組擴大2倍，把原鏈表數組的搬移到新的數組中
即HashMap的原理圖是：
現在我來分析下JDK7與JDK8中HashMap的實現過程。
JDK7中的HashMap
HashMap底層維護一個數組，數組中的每一項都是一個Entry
transient Entry<K,V>[] table;
我們向 HashMap 中所放置的對象實際上是存儲在該數組當中；
而Map中的key，value則以Entry的形式存放在數組中
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;
而這個Entry應該放在數組的哪一個位置上（這個位置通常稱為位桶或者hash桶，即hash值相同的Entry會放在同一位置，用鏈表相連），是通過key的hashCode來計算的。
final int hash(Object k) {
int h = 0;
h ^= k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
通過hash計算出來的值將會使用indexFor方法找到它應該所在的table下標：
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
這個方法其實相當于對table.length取模。
當兩個key通過hashCode計算相同時，則發生了hash沖突(碰撞)，HashMap解決hash沖突的方式是用鏈表。
當發生hash沖突時，則將存放在數組中的Entry設置為新值的next（這里要注意的是，比如A和B都hash后都映射到下標i中，之前已經有A了，當map.put(B)時，將B放到下標i中，A則為B的next，所以新值存放在數組中，舊值在新值的鏈表上）
示意圖：
所以當hash沖突很多時，HashMap退化成鏈表。
總結一下map.put后的過程：
當向 HashMap 中 put 一對鍵值時，它會根據 key的 hashCode 值計算出一個位置， 該位置就是此對象準備往數組中存放的位置。
如果該位置沒有對象存在，就將此對象直接放進數組當中；如果該位置已經有對象存在了，則順著此存在的對象的鏈開始尋找(為了判斷是否是否值相同，map不允許<key,value>鍵值對重復)， 如果此鏈上有對象的話，再去使用 equals方法進行比較，如果對此鏈上的每個對象的 equals 方法比較都為 false，則將該對象放到數組當中，然后將數組中該位置以前存在的那個對象鏈接到此對象的后面。
值得注意的是，當key為null時，都放到table[0]中
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
當size大于threshold時，會發生擴容。 threshold等于capacity*load factor
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
jdk7中resize，只有當 size>=threshold并且 table中的那個槽中已經有Entry時，才會發生resize。即有可能雖然size>=threshold，但是必須等到每個槽都至少有一個Entry時，才會擴容。還有注意每次resize都會擴大一倍容量
JDK8中的HashMap
一直到JDK7為止，HashMap的結構都是這么簡單，基于一個數組以及多個鏈表的實現，hash值沖突的時候，就將對應節點以鏈表的形式存儲。
這樣子的HashMap性能上就抱有一定疑問，如果說成百上千個節點在hash時發生碰撞，存儲一個鏈表中，那么如果要查找其中一個節點，那就不可避免的花費O(N)的查找時間，這將是多么大的性能損失。這個問題終于在JDK8中得到了解決。再最壞的情況下，鏈表查找的時間復雜度為O(n),而紅黑樹一直是O(logn),這樣會提高HashMap的效率。
JDK7中HashMap采用的是位桶+鏈表的方式，即我們常說的散列鏈表的方式，而JDK8中采用的是位桶+鏈表/紅黑樹（有關紅黑樹請查看紅黑樹）的方式，也是非線程安全的。當某個位桶的鏈表的長度達到某個閥值的時候，這個鏈表就將轉換成紅黑樹。
JDK8中，當同一個hash值的節點數不小于8時，將不再以單鏈表的形式存儲了，會被調整成一顆紅黑樹（上圖中null節點沒畫）。這就是JDK7與JDK8中HashMap實現的最大區別。
接下來，我們來看下JDK8中HashMap的源碼實現。
JDK中Entry的名字變成了Node，原因是和紅黑樹的實現TreeNode相關聯。
transient Node<K,V>[] table;
當沖突節點數不小于8-1時，轉換成紅黑樹。
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
以put方法在JDK8中有了很大的改變
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab;
Node<K,V> p;
int n, i;
//如果當前map中無數據，執行resize方法。并且返回n
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//如果要插入的鍵值對要存放的這個位置剛好沒有元素，那么把他封裝成Node對象，放在這個位置上就完事了
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//否則的話，說明這上面有元素
else {
Node<K,V> e; K k;
//如果這個元素的key與要插入的一樣，那么就替換一下，也完事。
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//1.如果當前節點是TreeNode類型的數據，執行putTreeVal方法
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//還是遍歷這條鏈子上的數據，跟jdk7沒什么區別
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//2.完成了操作后多做了一件事情，判斷，并且可能執行treeifyBin方法
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) //true || --
e.value = value;
//3.
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//判斷閾值，決定是否擴容
if (++size > threshold)
resize();
//4.
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
treeifyBin()就是將鏈表轉換成紅黑樹。
之前的indefFor()方法消失 了，直接用(tab.length-1)&hash，所以看到這個，代表的就是數組的下角標。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
Reference：
1. http://www.tuicool.com/articles/Yruqiye
2. http://wenku.baidu.com/link?url=qRXqFTKcObVZATjznA97yNw8zMdsxNsX20sLAyn40YmUqF43QVf_yIPB97U33qMT36mtDaEzzuBHev5zCzr1jfJ2SZHjufV4LdEVzGHZ2T3
3. https://segmentfault.com/a/1190000003617333
4. http://blog.csdn.net/q291611265/article/details/46797557
到此這篇關于HashMap在JDK7與JDK8中的實現原理解析的文章就介紹到這了,更多相關JDK7與JDK8中HashMap的實現內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！
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