關於Java HashMap自動排序的簡單剖析

阿新 • • 發佈：2020-09-12

1.HashMap概述

HashMap是無序的，這裡無序的意思是你取出資料的順序與你存入資料的順序不同

2.發現問題

當嘗試向HashMap中存入int型別的key，可以看到在輸出的時候會自動排序

HashMap<Integer,String> map = new HashMap<>();
  map.put(3,"asdf");
  map.put(2,"asdf");
  map.put(1,"asdf");
  map.put(6,"asdf");
  map.put(5,"asdf");
  map.put(4,"asdf");
  map.put(8,"asdf");
  map.put(9,"asdf");
  map.put(7,"asdf");
  map.put(0,"asdf");

輸出

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3.實現原理

我們都知道，HashMap是陣列加連結串列實現的，在連結串列長度大於8的時候將連結串列轉化為紅黑樹
陣列加連結串列畫一下模型圖是這樣的，黑色的是陣列，橙色的是連結串列，遍歷HashMap的key的時候，先遍歷第一列，然後第二列。。。

關於Java HashMap自動排序的簡單剖析

4.翻看原始碼

HashMap的預設陣列長度為16，預設負載因子是0.75，意思就是當陣列內不為null的元素大於（陣列長度*負載因子）的時候就會拓容陣列

如果陣列長度和負載因子都是預設值，那當在陣列中存入第13個元素後就會拓容16*0.75=12

 /**
  * The default initial capacity - MUST be a power of two.
  */
 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
 /**
  * The load factor used when none specified in constructor.
  */
 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

再讀一下put方法和hash方法

	public V put(K key,V value) {
  return putVal(hash(key),key,value,false,true);
 }
 //獲取key的hash，當key為int型別的時候hash=key的值
 static final int hash(Object key) {
  int h;
  return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
 }
 final V putVal(int hash,K key,V value,boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
  Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n,i;
  //tab就是HashMap的陣列，這句話就是初始化陣列
  if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
   n = (tab = resize()).length;
  //如果根據hash值來判斷將此元素放在什麼位置，如果陣列當前位置
  //為空直接存放，成為一個長度為一的連結串列
  if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//==================
   tab[i] = newNode(hash,null);
  //如果不是，則將當前元素放在當前位置下元素的後邊形成連結串列
  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,value);
   else {
    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
     if ((e = p.next) == null) {
      p.next = newNode(hash,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)
  //拓容陣列
   resize();
  afterNodeInsertion(evict);
  return null;
 }

5.分析

17行：if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

(n - 1) & hash

n-1就是陣列的length-1，現在陣列長度是16，

15&hash，

例如，現在存入key為1，

15轉成二進位制為1111

1 轉成二進位制為0001,

所以i=15&1=1；

現在1就存放在陣列下標為1的位置

如果放2，那就放在陣列下標為2的位置，

如果再存放17的話，

1501111

1710001

15&17=1；因為陣列下標1的位置有上一次存放的key為1的元素，所以就將key=17的元素掛在key=1的下邊，

這是遍歷HashMap的key就會變成1,17,2

順序就會亂掉，現在陣列的長度是16，已使用的是2，還沒有達到拓容那一步，

6.驗證

下邊的程式碼是存放11個數據，拓容要存入第13個數據時進行拓容

HashMap<Integer,"asdf");

  map.put(17,"saf");
//  map.put(10,"saf");
//  map.put(11,"saf");
  for (int i : map.keySet()) {
   System.out.println("key=" + i);
  }
  System.out.println("map.size()===============" + map.size());

下邊這段程式碼的輸出結果就是

關於Java HashMap自動排序的簡單剖析

和分析的一樣，

如果再新增兩個資料，使其拓容

HashMap<Integer,"saf");
  for (int i : map.keySet()) {
   System.out.println("key=" + i);
  }
  System.out.println("map.size()===============" + map.size());

輸出是

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