Java中HashMap的工作机制
作者:网络转载 发布时间:[ 2012/10/29 10:48:13 ] 推荐标签:
现在很多的Java程序员都会把HashMap当作一个热门话题,我也来说一说Hashmap。
我假设你对HashMap感兴趣,另外我认为你已经了解了HashMap的基础,这里我不再赘述HashMap是个什么东东,如果对于你来讲HashMap还是一个新概念的话,你可以去看看官方的javadoc.
如果任何人让我描述一下HashMap的工作机制的话,我简单的回答:“基于Hash的规则”。这句话非常简单,但是要理解这句话之前,首先我们得了解什么是哈希,不是么?
什么是哈希
哈希简单的说是对变量/对象的属性应用某种算法后得到的一个的串,用这个串来确定变量/对象的性。一个正确的哈希函数必须遵守这个准则。
当哈希函数应用在相同的对象或者equal的对象的时候,每次执行都应该返回相同的值。换句话说,两个相等的对象应该有相同的hashcode。
注:所有Java对象都从Object类继承了一个默认的hashCode()方法。这个方法将对象在内存中的地址作为整数返回,这是一个很好的hash实现,他确保了不同的对象拥有不同的hashcode。
关于Entry类的一点介绍
一个map的定义是:一个映射键(key)到值(value)的对象。非常简单对吧。
所以,在HashMap中一定有一定的机制来存储这些键值对。使得,HashMap有一个内部类Entry,看起来像这样。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V>
{
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
final int hash;
...//More code goes here
}
当然,Entry类有属性用来存储键值对映射。key被final标记,除了key和value,我们还能看到两个变量next和hash。接下来我们试着理解这些变量的含义。
put()方法实际上做了什么
再进一步看put方法的实现之前,我们有必要看一看Entry实例在数组中的存储,HashMap中是这样定义的:
/**
* The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
*/
transient Entry[] table;
现在再来看put方法的实现。
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
让我们一步一步的看
首先,检查key是否为null,如果key是null值被存在table[0]的位置,因为null的hashcode始终为0接下来,通过key的hashCode()方法计算了这个key的hash值,这个hash值被用来计算存储Entry对象的数组中的位置。JDK的设计者假设会有一些人可能写出非常差的hashCode()方法,会出现一些非常大或者非常小的hash值。为了解决这个问题,他们引入了另外一个hash函数,接受对象的hashCode(),并转换到适合数组的容量大小。
接着是indexFor(hash,table,length)方法,这个方法计算了entry对象存储的准确位置。
接下来是主要的部分,我们都知道两个不相等的对象可能拥有过相同的hashCode值,两个不同的对象是怎么存储在相同的位置[叫做bucket]呢?
答案是LinkedList。如果你记得,Entry类有一个next变量,这个变量总是指向链中的下一个变量,这完全符合链表的特点。
所以,在发生碰撞的时候,entry对象会被以链表的形式存储起来,当一个Entry对象需要被存储的时候,hashmap检查该位置是否已近有了一个entry对象,如果没有存在那里,如果有了检查她的next属性,如果是空,当前的entry对象作为已经存储的entry对象的下一个节点,依次类推。
如果我们给已经存在的key存入另一个value会怎么样的?逻辑上,旧的值将被替换掉。在检测了Entry对象的存储位置后,hashmap将会遍历那个位置的entry链表,对每一个entry调用equals方法,这个链表中的所有对象都具有相同的hashCode()而equals方法都不等。如果发现equals方法有相等的执行替换。
在这种方式下HashMap能保证key的性。
get方法的工作机制
现在我们已经了解了HashMap中存储键值对的机制。下一个问题是:怎样从一个HashMap中查询结果。
其实逻辑跟put是一样的,如果传入的key有匹配将该位置的value返回,如果没有返回null.
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