目錄：

0-1. 簡介

0-2. 內部結構分析

　　0-2-1. JDK18之前

　　0-2-2. JDK18之后

0-3. LinkedList源碼分析

　　0-3-1. 構造方法

　　0-3-2. put方法

　　0-3-3. get方法

　　0-3-4. resize方法

0-4. HashMap常用方法測試

簡介

HashMap主要用來存放鍵值對，它基于哈希表的Map接口實現，是常用的Java集合之一。與HashTable主要區別為不支持同步和允許null作為key和value，所以如果你想要保證線程安全，可以使用ConcurrentHashMap代替而不是線程安全的HashTable，因為HashTable基本已經被淘汰。

內部結構分析

JDK1.8之前：

JDK1.8之前HashMap底層是數組和鏈表結合在一起使用也就是鏈表散列。HashMap通過key的hashCode來計算hash值，當hashCode相同時，通過“拉鏈法”解決沖突。

所謂“拉鏈法”就是：將鏈表和數組相結合。也就是說創建一個鏈表數組，數組中每一格就是一個鏈表。若遇到哈希沖突，則將沖突的值加到鏈表中即可。

簡單來說，JDK1.8之前HashMap由數組+鏈表組成的，數組是HashMap的主體，鏈表則是主要為了解決哈希沖突而存在的，如果定位到的數組位置不含鏈表（當前entry的next指向null）,那么對于查找，添加等操作很快，僅需一次尋址即可；如果定位到的數組包含鏈表，對于添加操作，其時間復雜度依然為O(1)，因為最新的Entry會插入鏈表頭部，急需要簡單改變引用鏈即可，而對于查找操作來講，此時就需要遍歷鏈表，然后通過key對象的equals方法逐一比對查找.

JDK1.8之后：

相比于之前的版本，jdk1.8在解決哈希沖突時有了較大的變化，當鏈表長度大于閾值（默認為8）時，將鏈表轉化為紅黑樹，以減少搜索時間。

類的屬性：

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {// 序列號private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L; // 默認的初始容量是16static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 最大容量static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 默認的填充因子static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;// 當桶(bucket)上的結點數大于這個值時會轉成紅黑樹static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 當桶(bucket)上的結點數小于這個值時樹轉鏈表static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;// 桶中結構轉化為紅黑樹對應的table的最小大小static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;// 存儲元素的數組，總是2的冪次倍transient Node<k,v>[] table; // 存放具體元素的集transient Set<map.entry<k,v>> entrySet;// 存放元素的個數，注意這個不等于數組的長度。transient int size;// 每次擴容和更改map結構的計數器transient int modCount; // 臨界值 當實際大小(容量*填充因子)超過臨界值時，會進行擴容int threshold;// 填充因子final float loadFactor; }

(1)loadFactor加載因子

loadFactor加載因子是控制數組存放數據的疏密程度，loadFactor越趨近于1，那么 數組中存放的數據(entry)也就越多，也就越密，也就是會讓鏈表的長度增加，load Factor越小，也就是趨近于0，

loadFactor太大導致查找元素效率低，太小導致數組的利用率低，存放的數據會很分散。loadFactor的默認值為0.75f是官方給出的一個比較好的臨界值。 　

(2)threshold

threshold = capacity * loadFactor，當Size>=threshold的時候，那么就要考慮對數組的擴增了，也就是說，這個的意思就是 衡量數組是否需要擴增的一個標準。

Node節點類源碼:

// 繼承自 Map.Entry<K,V> static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final int hash;// 哈希值，存放元素到hashmap中時用來與其他元素hash值比較final K key;//鍵V value;//值// 指向下一個節點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; }// 重寫hashCode()方法public final int hashCode() {return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);}public final V setValue(V newValue) {V oldValue = value;value = newValue;return oldValue;}// 重寫 equals() 方法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;} }

樹節點類源碼:

static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {TreeNode<K,V> parent; // 父TreeNode<K,V> left; // 左TreeNode<K,V> right; // 右TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletionboolean red; // 判斷顏色TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {super(hash, key, val, next);}// 返回根節點final TreeNode<K,V> root() {for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) {if ((p = r.parent) == null)return r;r = p;}

LinkedList源碼分析

構造方法

// 默認構造函數。public More ...HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted}// 包含另一個“Map”的構造函數public More ...HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;putMapEntries(m, false);//下面會分析到這個方法}// 指定“容量大小”的構造函數public More ...HashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}// 指定“容量大小”和“加載因子”的構造函數public More ...HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);this.loadFactor = loadFactor;this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);}

putMapEntries方法：

final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {int s = m.size();if (s > 0) {// 判斷table是否已經初始化if (table == null) { // pre-size// 未初始化，s為m的實際元素個數float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);// 計算得到的t大于閾值，則初始化閾值if (t > threshold)threshold = tableSizeFor(t);}// 已初始化，并且m元素個數大于閾值，進行擴容處理else if (s > threshold)resize();// 將m中的所有元素添加至HashMap中for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {K key = e.getKey();V value = e.getValue();putVal(hash(key), key, value, false, evict);}} }

put方法

HashMap只提供了put用于添加元素，putVal方法只是給put方法調用的一個方法，并沒有提供給用戶使用。

public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true); }final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// table未初始化或者長度為0，進行擴容if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;// (n - 1) & hash 確定元素存放在哪個桶中，桶為空，新生成結點放入桶中(此時，這個結點是放在數組中)if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);// 桶中已經存在元素else {Node<K,V> e; K k;// 比較桶中第一個元素(數組中的結點)的hash值相等，key相等if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 將第一個元素賦值給e，用e來記錄e = p;// hash值不相等，即key不相等；為紅黑樹結點else if (p instanceof TreeNode)// 放入樹中e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);// 為鏈表結點else {// 在鏈表最末插入結點for (int binCount = 0; ; ++binCount) {// 到達鏈表的尾部if ((e = p.next) == null) {// 在尾部插入新結點p.next = newNode(hash, key, value, null);// 結點數量達到閾值，轉化為紅黑樹if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);// 跳出循環break;}// 判斷鏈表中結點的key值與插入的元素的key值是否相等if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 相等，跳出循環break;// 用于遍歷桶中的鏈表，與前面的e = p.next組合，可以遍歷鏈表p = e;}}// 表示在桶中找到key值、hash值與插入元素相等的結點if (e != null) { // 記錄e的valueV oldValue = e.value;// onlyIfAbsent為false或者舊值為nullif (!onlyIfAbsent || oldValue == null)//用新值替換舊值e.value = value;// 訪問后回調afterNodeAccess(e);// 返回舊值return oldValue;}}// 結構性修改++modCount;// 實際大小大于閾值則擴容if (++size > threshold)resize();// 插入后回調afterNodeInsertion(evict);return null; }

get方法

public V get(Object key) {Node<K,V> e;return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; }final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {// 數組元素相等if (first.hash == hash && // always check first node((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return first;// 桶中不止一個節點if ((e = first.next) != null) {// 在樹中getif (first instanceof TreeNode)return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);// 在鏈表中getdo {if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return e;} while ((e = e.next) != null);}}return null; }

resize方法

進行擴容，會伴隨著一次重新hash分配，并且會遍歷hash表中所有的元素，是非常耗時的。在編寫程序中，要盡量避免resize。

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) {// 超過最大值就不再擴充了，就只好隨你碰撞去吧if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return oldTab;}// 沒超過最大值，就擴充為原來的2倍else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr = oldThr << 1; // double threshold}else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in thresholdnewCap = oldThr;else { signifies using defaultsnewCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}// 計算新的resize上限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) {// 把每個bucket都移動到新的buckets中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 { Node<K,V> loHead = null, loTail = null;Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;Node<K,V> next;do {next = e.next;// 原索引if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}// 原索引+oldCapelse {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);// 原索引放到bucket里if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}// 原索引+oldCap放到bucket里if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}return newTab; }

HashMap常用方法測試

package map;import java.util.Collection; import java.util.HashMap; import java.util.Set;public class HashMapDemo {public static void main(String[] args) {HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>();// 鍵不能重復，值可以重復map.put("san", "張三");map.put("si", "李四");map.put("wu", "王五");map.put("wang", "老王");map.put("wang", "老王2");// 老王被覆蓋map.put("lao", "老王");System.out.println("-------直接輸出hashmap:-------");System.out.println(map);/*** 遍歷HashMap*/// 1.獲取Map中的所有鍵System.out.println("-------foreach獲取Map中所有的鍵:------");Set<String> keys = map.keySet();for (String key : keys) {System.out.print(key+" ");}System.out.println();//換行// 2.獲取Map中所有值System.out.println("-------foreach獲取Map中所有的值:------");Collection<String> values = map.values();for (String value : values) {System.out.print(value+" ");}System.out.println();//換行// 3.得到key的值的同時得到key所對應的值System.out.println("-------得到key的值的同時得到key所對應的值:-------");Set<String> keys2 = map.keySet();for (String key : keys2) {System.out.print(key + "：" + map.get(key)+" ");}/*** 另外一種不常用的遍歷方式*/// 當我調用put(key,value)方法的時候，首先會把key和value封裝到// Entry這個靜態內部類對象中，把Entry對象再添加到數組中，所以我們想獲取// map中的所有鍵值對，我們只要獲取數組中的所有Entry對象，接下來// 調用Entry對象中的getKey()和getValue()方法就能獲取鍵值對了Set<java.util.Map.Entry<String, String>> entrys = map.entrySet();for (java.util.Map.Entry<String, String> entry : entrys) {System.out.println(entry.getKey() + "--" + entry.getValue());}/*** HashMap其他常用方法*/System.out.println("after map.size()："+map.size());System.out.println("after map.isEmpty()："+map.isEmpty());System.out.println(map.remove("san"));System.out.println("after map.remove()："+map);System.out.println("after map.get(si)："+map.get("si"));System.out.println("after map.containsKey(si)："+map.containsKey("si"));System.out.println("after containsValue(李四)："+map.containsValue("李四"));System.out.println(map.replace("si", "李四2"));System.out.println("after map.replace(si, 李四2):"+map);}}

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的集合框架源码学习之HashMap(JDK1.8)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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