jdk7中HashMap知识点整理

摘要：再最坏的情况下，链表查找的时间复杂度为而红黑树一直是这样会提高的效率。中的中定义了一个变量，当节点个数时，将采用红黑树存储参考资料和的区别和的区别

默认初始容量,必须是2的n次方 
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

最大容量，当通过构造方法传入的容量比它还大时，就用这个最大容量，必须是2的n次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

默认负载因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

用来存储键值对，可以看到键值对都是存储在Entry中的
transient Entry[] table;

//capacity * load factor,超过这个数就会进行再哈希
int threshold;

HashMap中的元素是用名为table的Entry数组来保存的，默认大小是16

capacity:数组的容量
load_factor:负载因子
threshold：实际能承载的容量，等于上面两个相乘，当size大于threshold时，就会进行rehash

jdk7中在面对key为String的时候采用了区别对待，会有alternative hashing，但是这个在jdk8中已经被删除了

Entry是一个链表结构，不仅包含key和value，还有可以指向下一个的next

static class Entry implements Map.Entry {
        final K key;
        V value;
        Entry next;
        int hash;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
        ...

public V put(K key, V value) {
        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;
    }

首先通过hash方法对hashcode进行处理：

final int hash(Object k) {
        int h = 0;
        h ^= k.hashCode();

        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

可以看到只是在key的hashcode值上做了一些处理，通过hash计算出来的值将会使用indexFor方法找到它应该所在的table下标：

static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

这个方法其实相当于对table.length取模。

当需要插入的key为null时，调用putForNullKey方法处理：

 private V putForNullKey(V value) {
        for (Entry e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);
        return null;
    }

putForNullKey方法只从table[0]这个位置开始遍历，因为key为null只放在table中的第一个位置，下标为0，在遍历中如果发现已经有key为null了，则替换新value，返回旧value，结束；如果还没有key为null，调用addEntry方法增加一个Entry:

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }

        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

可以看到jdk7中resize的条件已经发生改变了，只有当 size>=threshold并且 table中的那个槽中已经有Entry时，才会发生resize。即有可能虽然size>=threshold，但是必须等到每个槽都至少有一个Entry时，才会扩容。还有注意每次resize都会扩大一倍容量

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }

最后看createEntry，它先保存这个桶中的第一个Entry，创建新的Entry放入第一个位置，将原来的Entry接在后面。这里采用的是头插法插入元素。

其实get方法和put方法如出一辙，怎么放的怎么拿

public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

key为null时，还是去table[0]去取：

private V getForNullKey() {
        for (Entry e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }

否则调用getEntry方法：

final Entry getEntry(Object key) {
        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;
    }

这个方法也是通过key的hashcode计算出它应该所在的下标，再遍历这个下标的Entry链，如果key的内存地址相等（即同一个引用）或者equals相等，则说明找到了

A、等幂性。不管执行多少次获取Hash值的操作，只要对象不变，那么Hash值是固定的。如果第一次取跟第N次取不一样，那就用起来很麻烦.
B、对等性。若两个对象equal方法返回为true，则其hash值也应该是一样的。举例说明：若你将objA作为key存入HashMap中，然后new了一个objB。在你看来objB和objA是一个东西（因为他们equal），但是使用objB到hashMap中却取不出来东西。
C、互异性。若两个对象equal方法返回为false，hash值有可能相同，但最好是不同的，这个不是必须的，只是这样做会提高hash类操作的性能（碰撞几率低）。

解决hash碰撞的方法：
开放地址法
链地址法

hashmap采用的就是链地址法，这种方法好处是无堆积现象，但是next指针会占用额外空间

在jdk8中，仍然会根据key.hashCode()计算出hash值，再通过这个hash值去定位这个key，但是不同的是，当发生冲突时，会采用链表和红黑树两种方法去处理，当结点个数较少时用链表（用Node存储），个数较多时用红黑树（用TreeNode存储），同时结点也不叫Entry了，而是分成了Node和TreeNode。再最坏的情况下，链表查找的时间复杂度为O(n),而红黑树一直是O(logn),这样会提高HashMap的效率。
jdk8中的HashMap中定义了一个变量TREEIFY_THRESHOLD，当节点个数>= TREEIFY_THRESHOLD - 1时，HashMap将采用红黑树存储

参考资料：jdk8 HashMap

Hashtable 和 HashMap的区别