分析JDK的HashMap的原理

这篇文章主要介绍“分析JDK的HashMap的原理”，在日常操作中，相信很多人在分析JDK的HashMap的原理问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”分析JDK的HashMap的原理”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

1. 特性

我们可以用任何类作为HashMap的key，但是对于这些类应该有什么限制条件呢？且看下面的代码：

public class Person {
    private String name;
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
}
MaptestMap = new HashMap<>();
testMap.put(new Person("hello"), "world");
testMap.get(new Person("hello")); // ---> null

本是想取出具有相等字段值Person类的value，结果却是null。对HashMap稍有了解的人看出来——Person类并没有override hashcode方法，导致其继承的是Object的hashcode（返回是其内存地址），两次new出来的Person对象并不equals——这也是为什么在工程项目中常用不变类（如String、Integer等）做为HashMap的key的原因。那么，HashMap是如何利用hashcode给key做索引的呢？

2. 原理

首先，我们来看《Thinking in Java》中一个简单HashMap的实现方案：

//: containers/SimpleHashMap.java
// A demonstration hashed Map.
import java.util.*;
import net.mindview.util.*;
public class SimpleHashMapextends AbstractMap{
  // Choose a prime number for the hash table size, to achieve a uniform distribution:
  static final int SIZE = 997;
  // You can't have a physical array of generics, but you can upcast to one:
  @SuppressWarnings("unchecked")
  LinkedList<1mapentry>[] buckets =
    new LinkedList[SIZE];
  public V put(K key, V value) {
    V oldValue = null;
    int index = Math.abs(key.hashCode()) % SIZE;
    if(buckets[index] == null)
      buckets[index] = new LinkedList<1mapentry>();
    LinkedList<1mapentry> bucket = buckets[index];
    MapEntrypair = new MapEntry(key, value);
    boolean found = false;
    ListIterator<1mapentry> it = bucket.listIterator();
    while(it.hasNext()) {
      MapEntryiPair = it.next();
      if(iPair.getKey().equals(key)) {
        oldValue = iPair.getValue();
        it.set(pair); // Replace old with new
        found = true;
        break;
      }
    }
    if(!found)
      buckets[index].add(pair);
    return oldValue;
  }
  public V get(Object key) {
    int index = Math.abs(key.hashCode()) % SIZE;
    if(buckets[index] == null) return null;
    for(MapEntryiPair : buckets[index])
      if(iPair.getKey().equals(key))
        return iPair.getValue();
    return null;
  }
  public Set<1map.entry> entrySet() {
    Set<1map.entry> set= new HashSet<1map.entry>();
    for(LinkedList<1mapentry> bucket : buckets) {
      if(bucket == null) continue;
      for(MapEntrympair : bucket)
        set.add(mpair);
    }
    return set;
  }
  public static void main(String[] args) {
    SimpleHashMapm =
      new SimpleHashMap();
    m.putAll(Countries.capitals(25));
    System.out.println(m);
    System.out.println(m.get("ERITREA"));
    System.out.println(m.entrySet());
  }
}

SimpleHashMap构造一个hash表来存储key，hash函数是取模运算Math.abs(key.hashCode()) % SIZE，采用链表法解决hash冲突；buckets的每一个槽位对应存放具有相同（hash后）index值的Map.Entry，如下图所示：

JDK的HashMap的实现原理与之相类似，其采用链地址的hash表table存储Map.Entry：

/**
 * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
 */
transient Entry[] table = (Entry[]) EMPTY_TABLE;
static class Entryimplements Map.Entry{
    final K key;
    V value;
    Entrynext;
    int hash;
    …
}

Map.Entry的index是对key的hashcode进行hash后所得。当要get key对应的value时，则对key计算其index，然后在table中取出Map.Entry即可得到，具体参看代码：

public V get(Object key) {
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    Entryentry = getEntry(key);
    return null == entry ? null : entry.getValue();
}
final EntrygetEntry(Object key) {
    if (size == 0) {
        return null;
    }
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    for (Entrye = table[indexFor(hash, table.length)];
         e != null;
         e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
    }
    return null;
}

可见，hashcode直接影响HashMap的hash函数的效率——好的hashcode会极大减少hash冲突，提高查询性能。同时，这也解释开篇提出的两个问题：如果自定义的类做HashMap的key，则hashcode的计算应涵盖构造函数的所有字段，否则有可能得到null。

到此，关于“分析JDK的HashMap的原理”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注亿速云网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！