初探Java8中的HashMap(转)

HashMap是我们最常用的集合之一，同时Java8也提升了HashMap的性能。本着学习的原则，在这探讨一下HashMap。

原理

简单讲解下HashMap的原理：HashMap基于Hash算法，我们通过put(key,value)存储，get(key)来获取。当传入key时，HashMap会根据key.hashCode()计算出hash值，根据hash值将value保存在bucket里。当计算出的hash值相同时怎么办呢，我们称之为Hash冲突，HashMap的做法是用链表和红黑树存储相同hash值的value。当Hash冲突的个数比较少时，使用链表，否则使用红黑树。

数据结构

一图胜千言：

我们可以在HashMap的源码中找到这样一句：

transient Node<K,V>[] table;

很明显，HashMap还是凭借数组实现的，辅以链表和红黑树。我们知道数组的特点：寻址容易，插入和删除困难，而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易，红黑树则对插入时间、删除时间和查找时间提供了最好可能的最坏情况担保。HashpMap将这三者结合在一起。

Hash算法

static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); } 

如果你也看过7之前的Hash算法，会发现这个版本的算法比之前的简洁。

重要的内部类

Node

 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; } } 

链表节点，存储键值对，并含有一个next引用。

TreeNode

 static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> { TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links TreeNode<K,V> left; TreeNode<K,V> right; TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion boolean red; TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) { super(hash, key, val, next); } /** * Returns root of tree containing this node. */ final TreeNode<K,V> root() { for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) { if ((p = r.parent) == null) return r; r = p; } } /** * Ensures that the given root is the first node of its bin. */ static <K,V> void moveRootToFront(Node<K,V>[] tab, TreeNode<K,V> root) { int n; if (root != null && tab != null && (n = tab.length) > 0) { int index = (n - 1) & root.hash; TreeNode<K,V> first = (TreeNode<K,V>)tab[index]; if (root != first) { Node<K,V> rn; tab[index] = root; TreeNode<K,V> rp = root.prev; if ((rn = root.next) != null) ((TreeNode<K,V>)rn).prev = rp; if (rp != null) rp.next = rn; if (first != null) first.prev = root; root.next = first; root.prev = null; } assert checkInvariants(root); } } 

红黑树的节点

重要方法

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; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { 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); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; } 

这是HashMap中的put函数，里面的参数boolean onlyIfAbsent,boolean evict我并不知道有什么用，因为put在调用的时候，是将这两个参数写死了，若知道请告知：

 public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); } 

另外我们可以看到，当节点个数>= TREEIFY_THRESHOLD - 1时，HashMap将采用红黑树存储。为什么这么做呢？正如我们前面提到的，当发生Hash冲突时，HashMap首先是采用链表将重复的值串起来，并将最后放入的值置于链首，java8对HashMap进行了优化。当节点个数多了之后使用红黑树存储。这样做的好处是，最坏的情况下即所有的key都Hash冲突，采用链表的话查找时间为O(n),而采用红黑树为O(logn)，这也是Java8中HashMap性能提升的奥秘，详细的测试可以看这篇博文。

总结

这篇文章简单介绍了下Java8中的HashMap中的数据结构，Hash算法，内部类，简单分析了Java8中性能提升的奥秘，由于水平原因难免会出现一些纰漏，希望各位能即时纠正。

https://segmentfault.com/a/1190000003016453