HashMap은 Java 컬렉션 프레임워크에서 일반적으로 사용되는 데이터 구조입니다. JDK1.8 버전에서는 HashMap의 get 메소드와 put 메소드 구현이 이전과 다소 다릅니다.
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
// ...
/**
* 默认初始容量为16
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* 默认负载因子为0.75
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 最大容量:1 << 30(2的30次方)
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 存放元素的数组,长度总是2的幂次方
*/
transient HashMap.Node<K,V>[] table;
/**
* 存放键值对的数量
*/
transient int size;
/**
* 扩容操作的阈值
*/
int threshold;
/**
* 负载因子,用于计算阈值
*/
final float loadFactor;
// ...
} /**
* 根据key获取value,如果key不存在则返回null
*
* @param key
* @return
*/
public V get(Object key) {
// 获取key对应的Node节点
HashMap.Node<K, V> e;
// 调用getNode方法查找key对应的Node节点,并将查找结果赋值给e
// 如果e为null就返回null否则返回e节点的value
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
/**
* 根据key的哈希值和key查找对应的Node节点
*
* @param hash
* @param key
* @return
*/
final HashMap.Node<K, V> getNode(int hash, Object key) {
// 定义局部变量tab,first,e,n和k
HashMap.Node<K, V>[] tab;
HashMap.Node<K, V> first, e;
int n;
K k;
// 如果table数据不为null且长度大于0,且第一个Node节点不为空,则开始查找Node节点
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 如果第一个Node节点的哈希值与传入的hash值相等,且第一个Node节点的key和传入的key相等,则直接返回第一个Node节点
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 如果第一个Node节点不是要查找的Node节点,则开始遍历链表查找对应的Node节点
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof HashMap.TreeNode)
// 如果第一个Node节点是红黑树节点,则调用红黑树节点的getTreeNode方法查找对应的Node节点
return ((HashMap.TreeNode<K, V>) first).getTreeNode(hash, key);
// 如果第一个Node节点不是红黑树节点,则遍历链表查找对应的Node节点
do {
// 如果遍历到的Node节点的hash值与传入的hash值相等,且Node节点的key和传入的key相等,则返回对应的Node节点
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 如果在table数组中没有找到对应的Node节点,则返回null
return null;
}get 메소드 작업 흐름은 다음과 같습니다.
해시 코드를 기반으로 해시 테이블에서의 위치를 계산합니다. key
위치 탐색 연결된 목록이나 트리에서 해당 키-값 쌍을 찾습니다.
해당 키-값 쌍이 있으면 해당 값을 반환하고, 그렇지 않으면 null을 반환합니다
/**
* 向HashMap中添加一个key-value键值对
*
* @param key
* @param value
* @return
*/
public V put(K key, V value) {
// 根据key的哈希值和key查找对应的Node节点,并添加到HashMap中
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* 根据key的hash值和key添加一个键值对到HashMap中
*
* @param hash
* @param key
* @param value
* @param onlyIfAbsent
* @param evict
* @return
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
// 定义局部变量tab,p,n和i
HashMap.Node<K, V>[] tab;
HashMap.Node<K, V> p;
int n, i;
// 如果table数组为null或者长度为0,则先调用resize()方法初始化table数组
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 根据计算出来插入位置i插入新的键值对
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 如果插入的位置为null,则直接插入新的键值对
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
HashMap.Node<K, V> e;
K k;
// 如果插入的位置不为null,就遍历链表或树查找插入位置
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof HashMap.TreeNode)
// 如果插入位置为红黑树节点,则调用putTreeVal方法插入新的键值对
e = ((HashMap.TreeNode<K, V>) p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 遍历链表,查找插入位置
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
// 直接在链表末尾插入新的键值对
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
// 如果此时链表长度大于等于8,则将链表转化为红黑树
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果找到相同key,终止循环
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
// 如果存在相同key,则替换对应value
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
// 如果插入后的HashMap的大小大于阈值,则调用resize方法扩容HashMap
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}put 메서드 작업 흐름은 다음과 같습니다.
키의 hashCode 값을 기반으로 해시 테이블의 위치를 계산합니다.
위치가 비어 있으면 새 키-값 쌍을 직접 삽입합니다
위치가 비어 있지 않으면 위치를 순회 연결리스트나 트리에서 해당 키-값 쌍이 이미 존재하는지 확인
해당 키-값 쌍이 있으면 해당 값을 교체
해당 키-값 쌍이 없으면 새 키를 새 키-값 쌍으로 교체합니다. 값 쌍은 연결 목록의 끝에 삽입됩니다.
연결 목록의 길이가 임계값에 도달하면(기본값) 8), 연결리스트를 트리로 변환
삽입 후 HashMap의 크기가 임계값(기본 용량의 0.75)을 초과하는 경우 HashMap을 확장합니다.
삽입이 완료된 후 필요한 몇 가지 작업을 수행합니다. 수정 횟수 업데이트 등의 후속 작업
일반적으로 HashMap의 get 메소드와 put 메소드는 키-값 쌍 검색을 달성하기 위해 해시 알고리즘을 기반으로 하며 삽입에는 put 메소드가 필요합니다. Linked List를 트리로 변환, 확장 등을 포함한 더 많은 상황을 고려하기 위해
Java에서 HashMap의 용량은 항상 2입니다. n제곱의 이유
HashMap은 키-값 쌍을 저장하기 위해 내부적으로 배열을 사용합니다. 키-값 쌍이 추가되면 HashMap은 배열에 있는 hashCode 값을 기반으로 배열의 인덱스 위치를 계산합니다. 길이가 2의 n제곱이 아닌 경우 인덱스를 계산할 때 모듈로 연산이 필요하며 이는 HashMap의 성능에 영향을 미칩니다.
배열 길이가 2의 n제곱인 경우 비트 연산(& 연산)이 필요합니다. 또한 HashMap의 확장 연산에는 길이가 2의 n제곱이어야 하며, 이는 확장 중 계산을 단순화하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.
또한 길이는 2의 n제곱입니다. 배열 크기의 또 다른 장점은 배열의 서로 다른 위치에서 해시 충돌 확률이 상대적으로 균등하다는 점입니다. 이는 해시 충돌 발생을 줄이고 HashMap의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
위 내용은 Java 데이터 구조 HashMap 소스 코드 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!
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