现在很多的Java程序员都会把HashMap当作一个热门话题,我也来说一说Hashmap。

我假设你对HashMap感兴趣,另外我认为你已经了解了HashMap的基础,这里我不再赘述HashMap是个什么东东,如果对于你来讲HashMap还是一个新概念的话,你可以去看看官方的javadoc.

如果任何人让我描述一下HashMap的工作机制的话,我简单的回答:“基于Hash的规则”。这句话非常简单,但是要理解这句话之前,首先我们得了解什么是哈希,不是么?

什么是哈希

哈希简单的说是对变量/对象的属性应用某种算法后得到的一个的串,用这个串来确定变量/对象的性。一个正确的哈希函数必须遵守这个准则。

当哈希函数应用在相同的对象或者equal的对象的时候,每次执行都应该返回相同的值。换句话说,两个相等的对象应该有相同的hashcode。

注:所有Java对象都从Object类继承了一个默认的hashCode()方法。这个方法将对象在内存中的地址作为整数返回,这是一个很好的hash实现,他确保了不同的对象拥有不同的hashcode。

关于Entry类的一点介绍

一个map的定义是:一个映射键(key)到值(value)的对象。非常简单对吧。

所以,在HashMap中一定有一定的机制来存储这些键值对。使得,HashMap有一个内部类Entry,看起来像这样。

 

    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V>  
    { 
            final K key; 
            V value; 
            Entry<K,V> next; 
            final int hash; 
            ...//More code goes here 
    }

当然,Entry类有属性用来存储键值对映射。key被final标记,除了key和value,我们还能看到两个变量next和hash。接下来我们试着理解这些变量的含义。

put()方法实际上做了什么

再进一步看put方法的实现之前,我们有必要看一看Entry实例在数组中的存储,HashMap中是这样定义的:

    /** 
         * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two. 
         */
        transient Entry[] table;

现在再来看put方法的实现。

    /** 
    * Associates the specified value with the specified key in this map. 
    * If the map previously contained a mapping for the key, the old 
    * value is replaced. 
    * 
    * @param key key with which the specified value is to be associated 
    * @param value value to be associated with the specified key 
    * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or 
    *&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>. 
    *&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map 
    *&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.) 
    */
    public V put(K key, V value) { 
    if (key == null) 
    return putForNullKey(value); 
    int hash = hash(key.hashCode()); 
    int i = indexFor(hash, table.length); 
    for (Entry<K,V> 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; 
    }

让我们一步一步的看

首先,检查key是否为null,如果key是null值被存在table[0]的位置,因为null的hashcode始终为0接下来,通过key的hashCode()方法计算了这个key的hash值,这个hash值被用来计算存储Entry对象的数组中的位置。JDK的设计者假设会有一些人可能写出非常差的hashCode()方法,会出现一些非常大或者非常小的hash值。为了解决这个问题,他们引入了另外一个hash函数,接受对象的hashCode(),并转换到适合数组的容量大小。

接着是indexFor(hash,table,length)方法,这个方法计算了entry对象存储的准确位置。

接下来是主要的部分,我们都知道两个不相等的对象可能拥有过相同的hashCode值,两个不同的对象是怎么存储在相同的位置[叫做bucket]呢?

答案是LinkedList。如果你记得,Entry类有一个next变量,这个变量总是指向链中的下一个变量,这完全符合链表的特点。

所以,在发生碰撞的时候,entry对象会被以链表的形式存储起来,当一个Entry对象需要被存储的时候,hashmap检查该位置是否已近有了一个entry对象,如果没有存在那里,如果有了检查她的next属性,如果是空,当前的entry对象作为已经存储的entry对象的下一个节点,依次类推。

如果我们给已经存在的key存入另一个value会怎么样的?逻辑上,旧的值将被替换掉。在检测了Entry对象的存储位置后,hashmap将会遍历那个位置的entry链表,对每一个entry调用equals方法,这个链表中的所有对象都具有相同的hashCode()而equals方法都不等。如果发现equals方法有相等的执行替换。

在这种方式下HashMap能保证key的性。

get方法的工作机制

现在我们已经了解了HashMap中存储键值对的机制。下一个问题是:怎样从一个HashMap中查询结果。

其实逻辑跟put是一样的,如果传入的key有匹配将该位置的value返回,如果没有返回null.