HashMap的进一步理解

1. 数据结构

transient Entry[] table;

用数组和链表来实现，实质是链表数组，更进一步说是散列链表数组，因为每一个链表的散列值相同，即Entry的数组，链表和数组的区别见：

http://geeksun.iteye.com/blog/1709418

Entry（Key,value,next）

 2. Entry链表

实际上HashMap存放的对象是Entry对象，Entry相当于HashMap中的实体，Entry有key,value,hash,next属性，key和value都保存在Entry里

        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        final int hash;

 3. 插入元素数据

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;
    }

 代码解读：

 

添加Null键

 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;
 }

 在put()方法中，如果key是null，就放在数组的第一个位置上。

  hash()方法（哈希算法）

static int hash(int h) {
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

 这个方法是散列方法（哈希算法），目的是为了生成分布比较均匀的哈希码，进一步了解见

 哈希算法 http://geeksun.iteye.com/blog/513117  和 位移运算 http://geeksun.iteye.com/blog/380032

 indexFor()方法，得出哈希码在Entry数组中的位置

static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
}

 因为是 h & （length-1）返回一个小于length的值，就是在数组中的位置。

 

 对key相同的Entry的处理：

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;
            }
}

 这一段是处理插入相同的key的Entry对象时，把现有value的值更换为新的value值。

 

插入新Entry数据：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
	Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
}

 如果Entry数组的bucketIndex上已经有Entry存在，就把新的Entry放在bucketIndex位置，原Entry移到新Entry的next指向的位置———在链表头部插入数据，如果bucketIndex位置上没有Entry存在，新插入的Entry的next指向null。

        链表设计——可以看得出这是一个非常优雅的设计。系统总是将新的Entry对象添加到bucketIndex处。如果bucketIndex处已经有了对象，那么新添加的Entry对象将指向原有的Entry对象，形成一条Entry链，但是若bucketIndex处没有Entry对象，也就是e==null,那么新添加的Entry对象指向null，也就不会产生Entry链了。

HashMap使用链表来解决碰撞问题，当两个key的hashcode值一样时，即发生碰撞时，存放在链表的下一个节点中。

 

 当Entry数组的大小超过阀值时（默认75%），容量扩容一倍。

 

 Entry数组的扩容（rehash方法）

 void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        transfer(newTable);
        table = newTable;
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
 }

 数组扩容时，数组的最大容量是1<<30，当数组的容量为1<<30时，阀点值是Integer的最大值MAX_VALUE。

 

迁移旧数组的Entry到新数组

 void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                src[j] = null;
                do {
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    e.next = newTable[i];
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                } while (e != null);
            }
        }
 }

       在迁移旧数组的Entry到新数组时，链表的Entry的顺序会反过来，从链表的第一个Entry开始，插入到新链表中，第一个Entry存放到了链尾，最后一个Entry加到了链头，这是为了避免尾部遍历(tail traversing)。

 4. 取出Map中的数据

get()方法：根据Key查找Value

 public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        int hash = hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
 }

         查找key对应的value时，先计算出key的hash值，然后遍历Entry链表，如果key的hash值同Entry对象的hash值相等，并且key和Entry的key值相等或key和Entry的key的equals()方法结果为true，就可以确认此key是这个Entry对象的key，返回这个Entry对象的value值。

 5.移除HashMap中的指定数据

 移除Entry链表中的对象

final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry<K,V> prev = table[i];
        Entry<K,V> e = prev;

        while (e != null) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                modCount++;
                size--;
                if (prev == e)
                    table[i] = next;
                else
                    prev.next = next;
                e.recordRemoval(this);
                return e;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }

        return e;
}

 根据参数key，来移除Entry链表中的key对应的Entry对象，remove()方法中，先计算出key的散列值，再根据散列值找到key对应的Entry所在的bucketIndex位置，然后从bucketIndex位置的Entry链表的头部开始向链尾遍历，如果遍历的Entry对象的hash值与key的hash值相等，Entry对象的key和参数Key的equals()返回true值，就认为找到了key所对应的对象。