淺談HashMap原理，記錄entrySet中的一些疑問
HashMap的底層的一些變量：
transient Node<K,V>[] table; //存儲數據的Node數組 transient Set<java.util.Map.Entry<K,V>> entrySet; transient int size; //map中存放數據的個數，不等於table.length transient int modCount; //修改的次數，防止 int threshold; //臨界值 final float loadFactor; //擴展因子，一般情況下threshold=table.length*loadFactor;
構造一個空的HashMap時，只有loadFactor被賦值為默認的0.75。代碼如下：
public HashMapMmc(){ this.loadFactor=DEFAULT_LOAD_FACTOR; }
這裏我將介紹三個方法,put get remove,最後介紹entrySet()遍歷。
- put()方法：
在調用put(key,value)方法時，底層調用的是這個方法:
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||(k!=null&&k.equals(key)))) 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) 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; }
這個方法有5個參數，第一個為hash,可以理解為對key經過運算之後的一個值（具體算法:(key==null)?0:(h = key.hashCode())^(h>>>16)),第二個為key，第三個為value，這些都不用說了吧，第四個為onlyIfAbsent,這裏代表的是是否覆蓋，如果為false,同樣的key放在map中，後面放入的值會覆蓋原來的值，put方法在調用這個putVal()方法時，onlyIfAbsent寫死為false的，所以HashMap中，是沒有重復的key值的，後來的value會覆蓋原來的value。看下面方法第四個參數：
public V put(K key,V value ){ return putVal(hash(key),key,value,false,true); }
然後說放入過程：
- 先檢查table夠不夠存放數據。剛剛new出來的HashMap，table是為空的。在放入時會先進行擴容，按照默認的大小16.
Node<K,V>[] newTab=(Node<K,V>[])new Node[newCap]; - 計算要放入的位置，HashMap是沒有順序的，默認的16個索引位置中，會隨機的找一個放入。（註意：key是可以等於null的，key等於null時，計算出來的索引是0）計算索引的方法是:
(n-1)&hash //n代表的是table的length,hash就是上面的第一個參數hash(key);
- 所謂的碰撞問題解析：正常情況下直接放入就行了，但是如果加入的元素和之前的元素計算出來的索引位置是一樣的。例如：新建一個HashMap,放入(1,"a")和(17,"b")時，他們計算出來的索引相同，這時第一個Node放入好之後，第二個Node不會在重新在table中占一個索引了，會在同一個索引的Node上形成鏈表。即Node1.next=Node2. Node1和Node2都在table數組裏同一個索引裏面。如果在放入一個(33,"c")，這個其實也是和上面兩個計算出來是同一個索引位置，會放在Node2.next=Node3.
-
p.next=newNode(hash,key,value,null); //newNode方法會新聲明一個Node
2. get(Object key)方法：
知道了put方法，get(Object key)方法就比較簡單了，直接通過key算出他在table數組中的索引位置直接獲取就行了，因為有可能同一個索引位置放了幾個元素，所以他會先找到第一個元素，然後對比hash和key是否都相等。比如，在一個初始的table中，放入(33,"a"),(17,"b")。他們的hash分別為33和17，key也分別為33和17。當我調用get(17)時，先會根據17算出在table中的索引為1，然後取出在這個索引中的第一個元素(33,"aa")，讓對比他們的hash和key是否都相等。顯而易見，第一個元素的key和hash都是33，而我們想要get的hash和key都是17.所以不相等。那麽他就會去獲取第一個元素的next是否存在，如果存在會獲取出來在判斷hash和key是否都相等。
3. remove(Object key)方法：
和get(Object key)方法類似，先計算索引位置，找出這個索引位置的第一個Node命名為p,在對比 p的key,hash和參數中的key,根據參數key計算出來的hash是否一樣，如果一樣那麽就在這個索引位置的值設為null。如果在有碰撞的情況下，就會與p.next做對比，如果一樣那麽p.next將指向這個p.next.next。然後這個元素沒有了指針也會就被jvm回收了。
4.entrySet()方法：
我遍歷了一個HashMap看了看，因為想看看他是怎麽把碰撞的同一個索引位置的那麽多數取出了的，發現這個代碼不是很好理解，經過百度和自己猜測，有了一點了解。當時情況是這樣的：
這個在代碼中是這樣的:調用entrySet方法來遍歷出一個個Map.Entry
for(Map.Entry<? extends K,? extends V> e:m.entrySet()){ K key=e.getKey(); V value=e.getValue(); }
entrySet()方法的代碼如下:
public Set<Map.Entry<K, V>> entrySet(){ Set<Map.Entry<K, V>> es; return (es=entrySet)==null?(es=new EntrySet()):es; }
這個entrySet是等於null的，也就是說每次都是new EntrySet();EntrySet類的代碼如下:
final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K, V>>{ public final int size(){return size;} public final void clear(){HashMapMmc.this.clear();}
public final Iterator<Map.Entry<K, V>> iterator(){ return new EntryIterator(); } public final boolean contains(Object o){ if(!(o instanceof Map.Entry)) return false; Map.Entry<?, ?> e=(Map.Entry<?, ?>) o; Object key=e.getKey(); Node<K,V> candidate=getNode(hash(key),key); return candidate!=null&&candidate.equals(o); } public final boolean remove(Object o){ if(o instanceof Map.Entry){ Map.Entry<?, ?> e=(java.util.Map.Entry<?, ?>) o; Object key= e.getKey(); Object value=e.getValue(); return removeNode(hash(key), key, value, true,true)!=null; } return false; } public final Spliterator<Map.Entry<K, V>> spliterator(){ return new EntrySpliterator<>(HashMapMmc.this,0,-1,0,0); } public final void forEach(Consumer<? super Map.Entry<K, V>> action){ Node<K,V> [] tab; if(action==null) throw new NullPointerException(); if(size>0&&(tab=table)!=null){ int mc=modCount; for(int i=0;i<tab.length;++i){ for(Node<K,V> e=tab[i];e!=null;e=e.next) action.accept(e); } if(modCount!=mc) throw new ConcurrentModificationException(); } } }
看了EntrySet之後，感覺new EntrySet()裏面不應該是空的嗎？怎麽能夠遍歷出值來呢？
但是debug了下下面的這個e確實是有值的。最後查找了一下資料得出，增強性for循環內部是使用的iterator方法，又看了看果然EntrySet類中覆寫了iterator方法。返回的是一個new EntryIterator()，我又去找EntryIterator類，類裏就只有一個方法。然後又發現它繼承了HashIterator類，
這個類東西就多了。看下面的代碼:
for(Map.Entry<? extends K,? extends V> e:m.entrySet()){}
abstract class HashIterator{ Node<K,V> next; Node<K,V> current; int expectedModeCount; int index; HashIterator(){ expectedModeCount=modCount; Node<K,V>[] t=table; current=next=null; index=0; if(t!=null&&size>0){ //先入先進 do{}while(index<t.length&&(next=t[index++])==null); } } public final boolean hasNext(){ return next!=null; } final Node<K,V> nextNode(){ Node<K,V>[] t; Node<K,V> e= next; if(modCount!=expectedModeCount) throw new ConcurrentModificationException(); if(e==null) throw new NoSuchElementException(); if((next=(current=e).next)==null&&(t=table)!=null){ do{}while(index<t.length&&(next=t[index++])==null); } return e; } public final void remove(){ Node<K,V> p=current; if(p==null) throw new IllegalStateException(); if(modCount!=expectedModeCount) throw new ConcurrentModificationException(); current=null; K key=p.key; removeNode(hash(key),key,null,false,false); expectedModeCount=modCount; } }
可以看出這個HashIterator叠代器的默認構造器中，會初始化一個next的變量，這個變量是在table數組中取得，索引是從0遞增的，即先入先出原則。構造初期會從0開始找有值的索引位置，找到後將這個Node賦值給next；然後要遍歷的時候是調用nextNode()方法，這個方法是先判斷next.next是否為空，如果為空繼續往上找有值的索引位置，如果不為空就找next.next。這樣就能都遍歷出來了，是從索引0到table.length去一個個尋找遍歷的。
第一次寫自己的理解，希望多多指正！
淺談HashMap原理，記錄entrySet中的一些疑問