java集合原始碼解析:map
阿新 • • 發佈:2019-02-15
map裡面用的最多的就是HashMap了, 如果需要對key進行排序的話,會用到 TreeMap
先看看HashMap的原始碼
HashMap內部還是用陣列的方式實現的
transient Node<K,V>[] table; //Node的定義,除了key,value外,hash用來確定在陣列中的位置. Node陣列中每個元素其實是個連結串列(連結串列長度超過8則轉為紅黑樹)結構,當有hash衝突時,這個連結串列中就會存放有相同hash值的節點, //next用來表示其在連結串列(紅黑樹)中的下一個節點 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final int hash; final K key; V value; Node<K,V> next; Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; } public final K getKey() { return key; } public final V getValue() { return value; } public final String toString() { return key + "=" + value; } public final int hashCode() { return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value); } public final V setValue(V newValue) { V oldValue = value; value = newValue; return oldValue; } public final boolean equals(Object o) { if (o == this) return true; if (o instanceof Map.Entry) { Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o; if (Objects.equals(key, e.getKey()) && Objects.equals(value, e.getValue())) return true; } return false; } }
當使用put方法新增元素時,需要先根據hashcode確定在陣列中的位置,然後找出此位置的節點,然後插入這個節點對應的連結串列(紅黑樹)中
hashmap預設容量為16,預設載入因子為0.75, 當map裡面的內容超過容量*載入因子時,就需要對map進行擴容操作,避免產生過多的hash衝突final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //在put時需要先判斷map是否為空,如果為空則需要用resize()進行擴容,jdk1.6中會在new HashMap() 時對陣列進行初始化,但是jdk1.8中則不會,直接將初始化的操作放在了put方法裡面 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; //這裡先根據Node的hash值來計算在陣列中的索引"i",如果tab[i]為空則直接插入這個位置 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); //如果不為空,則說明有了相同的hash值,如果key也相同,那麼直接覆蓋現有元素,如果沒有相同的key,說明hash值有了衝突,需要將這個Node放在此處對應的連結串列(紅黑樹)中 else { Node<K,V> e; K k; //有對應的key,直接覆蓋 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; //這個節點已經是紅黑樹了,直接插入紅黑樹中 else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else {//如果還不是紅黑樹,那麼則是一個連結串列,遍歷連結串列中的資料,如果有相同的key則替換,沒有則放到連結串列結尾 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st 連結串列長度超過8,連結串列轉換為紅黑樹 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();//超過容量是需要進行擴容 afterNodeInsertion(evict); return null; }
使用resize()擴容時,會擴容為原來長度的2倍,jdk1.8之前進行擴容需要重新計算整個map的hash值,jdk1.8進行了優化
在resize()的註釋中我們可以看到 must either stay at same index, or move with a power of two offset in the new table, 一部分保持原來位置,另一部分則會根據原位置再移動2次冪(比如原來下標是15,總長度是16,現在擴容長度變為32,那麼原來15位置的節點,部分不變,另一部分會移動到15+16=31的位置),具體的可以看resize()的程式碼:
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold 計算新的容量,左移一位,變為原來長度的2倍
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;//下標移動至 原位置下標+原容量(擴容) 所處的位置
}
}
}
}
}
return newTab;
}
hashmap在get時,只需要先根據hash值獲取對應的下標,然後遍歷對應的連結串列或者紅黑樹,找到對應的value即可
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
TreeMap則可以根據key進行排序,每個節點都是一個紅黑樹,紅黑樹比一般的二叉搜尋樹要複雜的多,以後有空再研究下吧Hashtable跟HashMap的實現基本類似,Hashtable不允許key 為null,而HashMap則可以, Hashtable也是執行緒安全的,在方法上都加了synchronized
而collection裡面的HashSet 和 TreeSet則是直接依賴了HashMap和TreeMap,將map裡面的可以作為集合元素(與value無關,value = new Object())