HashMap源码分析与实现

面试的时候经常会遇见诸如：“java中的HashMap是怎么工作的”，“HashMap的get和put内部的工作原理”这样的问题。本文将用一个简单的例子来解释下HashMap内部的工作原理。每当hashmap扩容的时候需要重新去add Entry对象，需要重新hash，然后放入我们新的entry table数组里面。如果在工作中，已经知道hashmap需要存多少值，几千或者几万的时候，最好新指定题目的扩容大小，防止在put的时候进行再次扩容很多次。

一、源码分析

在hashmap中我们必须要知道的参数有：初始化容量大小，默认是1 <<4，也就是16，

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 <<4; 

加载因子0.75f，

    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

hash在什么时候扩容？

 public V put(K key, V value) {        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

对key做null检查。如果key是null，会被存储到table[0]，因为null的hash值总是0。

key的hashcode()方法会被调用，然后计算hash值。hash值用来找到存储Entry对象的数组的索引。有时候hash函数可能写的很不好，所以JDK的设计者添加了另一个叫做hash()的方法，它接收刚才计算的hash值作为参数。如果你想了解更多关于hash()函数的东西，可以参考：hashmap中的hash和indexFor方法

indexFor(hash,table.length)用来计算在table数组中存储Entry对象的精确的索引。

如果两个key有相同的hash值(也叫冲突)，他们会以链表的形式来存储。所以，这里我们就迭代链表。


如果在刚才计算出来的索引位置没有元素，直接把Entry对象放在那个索引上。
如果索引上有元素，然后会进行迭代，一直到Entry->next是null。当前的Entry对象变成链表的下一个节点。
如果我们再次放入同样的key会怎样呢？逻辑上，它应该替换老的value。事实上，它确实是这么做的。在迭代的过程中，会调用equals()方法来检查key的相等性(key.equals(k))，如果这个方法返回true，它就会用当前Entry的value来替换之前的value。

对key进行hash处理的时候其实也是进行的位移处理，我们来看到hash的源码。

 final int hash(Object k) {        int h = hashSeed;        if (0 != h && k instanceof String) {            return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);        }        h ^= k.hashCode();        // This function ensures that hashCodes that differ only by        // constant multiples at each bit position have a bounded        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);    }

当你传递一个key从hashmap总获取value的时候：对key进行null检查。如果key是null，table[0]这个位置的元素将被返回。
key的hashcode()方法被调用，然后计算hash值。
indexFor(hash,table.length)用来计算要获取的Entry对象在table数组中的精确的位置，使用刚才计算的hash值。
在获取了table数组的索引之后，会迭代链表，调用equals()方法检查key的相等性，如果equals()方法返回true，get方法返回Entry对象的value，否则，返回null。

public V get(Object key) {        if (key == null)            return getForNullKey();        Entry entry = getEntry(key);        return null == entry ? null : entry.getValue();    }

    final Entry getEntry(Object key) {        if (size == 0) {            return null;        }        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);        for (Entry e = 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;    }

4、Entry

hashmap table  :数组+链接   的数据结构 

void resize(int newCapacity) {        Entry[] oldTable = table;        int oldCapacity = oldTable.length;        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {            threshold = Integer.MAX_VALUE;            return;        }//创建Entry对象的数组        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];//赋值        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));        table = newTable;        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);    }

二、手写hashmap

通过前面的内容，我们已经知道了hashmap的原理了，我们现在来自己写一个hashmap。

1、map接口

public interface Map {		public V put(K k,V v);		public V get(K k);		public int size();		public interface  Entry{		public K getKey();		public V getValue();	}}

2、实现类

public class HashMap  implements Map {	//初始容量	private static int defaultLength=16;   	//加载因子	private static double defaultLoader=0.75;	private Entry[]  table=null;	private int size=0;		public HashMap() {		this(defaultLength, defaultLoader);	}	public HashMap(int length,double loader){		defaultLength=length;		defaultLoader=loader;		table=new Entry[defaultLength];	}			public HashMap(Entry[] table, int size) {		super();		this.table = table;		this.size = size;	}	public V put(K k, V v) {		size++;		int index=hash(k);		Entry  entry=table[index];		if(entry==null){			table[index]=newEntry(k,v,null);		}else{			table[index]=newEntry(k,v,entry);		}		return  (V)table[index].getValue();	}	private Entry newEntry(K k, V v, Entry next) {		return new Entry(k, v, next);	}	public int hash(K k){		int m=defaultLength;		int i=k.hashCode()%m;		return i>=0?i:-i;	}					public V get(K k) {		int index=hash(k);		if(table[index]==null){			return null;		}		//在数组中查找		return find(k,table[index]) ;	}	public V find(K k, Entry entry) {		if(k==entry.getKey() || k.equals(entry.getKey())){						if(entry.next!=null){				//System.out.println("1oldValue:"+entry.next.getValue());				}									return  (V) entry.getValue();		}else{			if(entry.next!=null){				//System.out.println("2oldValue:"+entry.next.getValue());				return find(k, entry.next);			}		}		return null;	}	public int size() {				return size;	}		class Entry  implements  Map.Entry{		K k;		V v;		Entry  next;				public Entry(K k, V v, Entry next) {			super();			this.k = k;			this.v = v;			this.next = next;		}		public K getKey() {						return k;		}		public V getValue() {						return v;		}		public K getK() {			return k;		}		public void setK(K k) {			this.k = k;		}		public V getV() {			return v;		}		public void setV(V v) {			this.v = v;		}		public Entry getNext() {			return next;		}		public void setNext(Entry next) {			this.next = next;		}			}	}

3、通过一个main函数，来测试一下，我们写的这个hashmap是否正确。

public static void main(String[] args) {		Map map=new HashMap();		map.put("sss", 30);		map.put("sss", 31);		System.out.println(map.get("sss"));	}

注意，引入包的时候要注意，不要引入jdk框架的map和hash包，要引入我们自己写的这个包。

HashMap有一个叫做Entry的内部类，它用来存储key-value对。
上面的Entry对象是存储在一个叫做table的Entry数组中。
table的索引在逻辑上叫做“桶”(bucket)，它存储了链表的第一个元素。
key的hashcode()方法用来找到Entry对象所在的桶。
如果两个key有相同的hash值，他们会被放在table数组的同一个桶里面。

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