HashMap源码
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基于哈希表实现了Map接口。这实现提供了所有可选的映射操作和许可null值和null键。(HashMap类大致等同于Hashtable，除了它是不同步的并且允许为空。)这个类不保证Map的顺序;特别是，它不能保证秩序会一直保持不变。
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假设哈希函数将元素合理地分散在各个桶中，这个实现为基本操作(get和put)提供了恒定的时间性能。迭代集合视图需要与的“容量”成比例的时间：HashMap instance(桶的数量)加上它的大小(键值映射的数量)。因此，如果迭代性能很重要，那么不要将初始容量设置得太高(或者负载系数设置得太低)，这一点非常重要。
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一个HashMap的实例有两个影响性能的参数:初始容量和负载因子。容量是哈希表中的桶数，初始容量只是创建哈希表时的容量。负载因子是对哈希表在自动增加容量之前所允许的满度的度量。当哈希表中的条目数超过负载因子和当前容量的乘积时，哈希表为 rehashed(即重建内部数据结构)，因此哈希表的桶数大约是当前的两倍。
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一般来说，默认的负载系数(.75)在时间和空间成本之间提供了一个很好的权衡。较高的值会减少空间开销，但会增加查找成本(反映在HashMap类的大多数操作中，包括get和put)。在设置map的初始容量时，应该考虑map的预期条目数和它的负载因子，以减少重新哈希操作的数量。如果初始容量大于条目的最大数量除以负载系数，则不会发生重新哈希操作。
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如果许多映射被存储在HashMap实例中，创建一个足够大的容量将允许映射被更有效地存储，而不是让它根据需要执行自动重哈希来增长表。注意，使用多个相同的{@code hashCode()}键肯定会降低任何哈希表的性能。为了改善影响，当键是{@link Comparable}时，这个类可以使用键之间的比较顺序来帮助打破联系。
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注意这个实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个哈希映射，并且至少有一个线程在结构上修改了这个映射，那么必须在外部同步。(结构修改是指添加或删除一个或多个映射的操作;仅仅改变与一个实例已经包含的键相关联的值并不是结构性的修改。)这通常是通过在自然封装映射的对象上同步来完成的。
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如果不存在这样的对象，映射应该使用{@link集合#synchronizedMap集合“包装”。synchronizedMap}方法。这最好在创建时完成，以防止意外的非同步访问map:
- Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
常量
//默认的初始容量-必须是2的幂。
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//最大容量，如果两个带参数的构造函数中的任何一个隐式指定了更高的值，则使用该值。一定是2的幂<= 1<<30。
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//在构造函数中指定none时使用的加载因子。
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//为容器使用树而不是列表的容器计数阈值。当向至少有这么多节点的容器中添加元素时，容器会转换为树。
//该值必须大于2，并且应该至少为8，以符合在移除树木时关于在收缩时转换回普通箱子的假设。
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//在调整大小操作期间取消树形化(拆分)容器的容器计数阈值。小于TREEIFY_THRESHOLD，对于去除后检测到收缩的mesh最多6个。
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//垃圾箱可以被树形化的最小表容量。(否则，如果一个bin中有太多节点，则会调整表的大小。)
//应该至少为4 * TREEIFY_THRESHOLD，以避免调整大小和树化阈值之间的冲突。
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
静态内部类
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;
}
}
- 一个Entry用于存储key-value键值对；具有相同hashcode的Entry将以Entry单向链表的结构存在；jdk 1.8 后，当链表长度大于8时，将转为红黑树。
静态工具
计算hash值
static final int hash(Object key) {
int h;
//如果key不为null，用key的hashcode异或无符号右移16位的hashcode
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
//对于给定的目标容量，返回大小为2的幂。
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
变量
//表在第一次使用时进行初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度总是2的幂。
//(我们还允许某些操作的长度为零，以允许当前不需要的引导机制。)
transient Node<K,V>[] table;
//保存缓存entrySet()。注意，keySet()和values()使用了AbstractMap字段。
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
//此映射中包含的键-值映射的数量。
transient int size;
//记录hashmap修改次数
transient int modCount;
//要调整大小的下一个大小值(容量*负载系数)。
int threshold;
//哈希表的加载因子。
final float loadFactor;
构造方法
//有参构造，设置初始容量和加载因子
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)//如果初始容量小于0，抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;//不能超过最大容量
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))//判断加载因子是否合法
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
普通方法
返回大小
public int size() {
return size;
}
是否为空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
获取指定键的值
public V get(Object key) {//获取节点然后得到该键值
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
获取指定键的节点
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) {//索引：(table.length - 1) & hash(key)
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)//如果是红黑树
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {//循环链表查找
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
- 判断数组是否为空及数组长度是否大于零，为零则返回null;
- 通过
(table.length - 1) & hash(key)得到索引i,判断table[i]是否为null，是则返回null; - 判断hash值是否相同以及判断key的引用或者内容是否相同，true则返回table[i];
- 如果首节点没找到，就在红黑树找或循环链表查找
是否存在指定键
public boolean containsKey(Object key) {
return getNode(hash(key), key) != null;
}
添加键值对
public V put(K key, V value) {
//默认修改旧值，并将旧值返回
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
//@param onlyIfAbsent如果为true，则不修改现有值
//@param evict 如果为false，表示表处于创建模式。
//@return 前一个值，如果没有则为null
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
Node<K,V>[] tab;
Node<K,V> p;
int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;//初始化table
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//键不重复
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {//键重复
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, key, value);
else {
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
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); // move node to last
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);//// possibly remove eldest
return null;
}
// Create a regular (non-tree) node
Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
添加map
//将指定映射的所有映射复制到此映射。这些映射将替换该映射对指定映射中当前任何键的任何映射。
/ * @param m mappings to be stored in this map
* @throws NullPointerException if the specified map is null
*/
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
putMapEntries(m, true);
}
移除指定键
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
//如果存在则移除节点，返回对应的值；否则返回null
//默认移除键值对以及移动节点
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
// @param matchValue如果为true，只移除value相等的值
//@param movable如果为false，移除时不会移动其他节点
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,boolean matchValue, boolean movable) {
Node<K,V>[] tab;
Node<K,V> p;
int n, index;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node<K,V> node = null, e;
K k;
V v;
if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
else if ((e = p.next) != null) {
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}
清空
/**
* Removes all of the mappings from this map.
* The map will be empty after this call returns.
*/
public void clear() {
Node<K,V>[] tab;
modCount++;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
size = 0;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
tab[i] = null;
}
}
是否存在指定值
public boolean containsValue(Object value) {
Node<K,V>[] tab; V v;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {//循环数组
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {//循环链表
if ((v = e.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))
return true;
}
}
}
return false;
}
遍历
1、通过获取所有的key按照key来遍历
//1、通过获取所有的key按照key来遍历
//Set<Stringr> set = map.keySet(); //得到所有key的集合
for (String in : map.keySet()) {
System.out.println(map.get(in));
}
//test
//test
//12343
2、通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value
//2、通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value
Iterator<HashMap.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
HashMap.Entry<String, String> entry = it.next();
System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}
//key= tjh and value= test
//key= t and value= test
//key= tj and value= 12343
3.通过Map.entrySet遍历key和value，推荐，尤其是容量大时
//3、通过Map.entrySet遍历key和value，推荐，尤其是容量大时
for (HashMap.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
//Map.entry<Integer,String> 映射项（键-值对） 有几个方法：用上面的名字entry
//entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
//map.entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}
//key= tjh and value= test
//key= t and value= test
//key= tj and value= 12343
4.通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key
//4、通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key
for (String v : map.values()) {
System.out.println("value= " + v);
}
//value= test
//value= test
//value= 12343
5.使用lambda表达式forEach遍历
map.forEach((k,v)->System.out.println("key= " + k + " and value= " + v));
forEach源码
public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.key, e.value);
}
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
总结
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推荐使用 entrySet 遍历 Map 类集合 K-V ，而不是 keySet 方式进行遍历。
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keySet 其实是遍历了 2 次，第一次是转为 Iterator 对象，第二次是从 hashMap 中取出 key 所对应的 value值。而 entrySet 只是遍历了一次，就把 key 和 value 都放到了 entry 中，效率更高。
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values()返回的是 V 值集合，是一个 list 集合对象；keySet()返回的是 K 值集合，是一个 Set 集合对象；entrySet()返回的是 K-V 值组合集合。
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如果是 JDK8，推荐使用Map.forEach 方法）。