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如何理解并掌握HashMap

這篇文章主要介紹“如何理解并掌握HashMap”,在日常操作中,相信很多人在如何理解并掌握HashMap問題上存在疑惑,小編查閱了各式資料,整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法,希望對(duì)大家解答”如何理解并掌握HashMap”的疑惑有所幫助!接下來,請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧!

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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

  •  在 JDK1.8 中,HashMap 是由 數(shù)組+鏈表+紅黑樹構(gòu)成(1.7版本是數(shù)組+鏈表)

  •  當(dāng)一個(gè)值中要存儲(chǔ)到HashMap中的時(shí)候會(huì)根據(jù)Key的值來計(jì)算出他的hash,通過hash值來確認(rèn)存放到數(shù)組中的位置,如果發(fā)生hash沖突就以鏈表的形式存儲(chǔ),當(dāng)鏈表過長(zhǎng)的話,HashMap會(huì)把這個(gè)鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹來存儲(chǔ),如圖所示:

如何理解并掌握HashMap

在看源碼之前我們需要先看看一些基本屬性

//默認(rèn)初始容量為16  static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;  //默認(rèn)負(fù)載因子為0.75  static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;  //Hash數(shù)組(在resize()中初始化)  transient Node[] table;  //元素個(gè)數(shù)  transient int size;  //容量閾值(元素個(gè)數(shù)超過該值會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容)    int threshold;

table數(shù)組里面存放的是Node對(duì)象,Node是HashMap的一個(gè)內(nèi)部類,用來表示一個(gè)key-value,源碼如下:

static class Node implements Map.Entry {      final int hash;      final K key;      V value;      Node next;      Node(int hash, K key, V value, Node 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);//^表示相同返回0,不同返回1          //Objects.hashCode(o)————>return o != null ? o.hashCode() : 0;      }      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;              //Objects.equals(1,b)————> return (a == b) || (a != null && a.equals(b));              if (Objects.equals(key, e.getKey()) && Objects.equals(value, e.getValue()))                  return true;          }          return false;      }  }

總結(jié)

  •  默認(rèn)初始容量為16,默認(rèn)負(fù)載因子為0.75

  •  threshold = 數(shù)組長(zhǎng)度 * loadFactor,當(dāng)元素個(gè)數(shù)超過threshold(容量閾值)時(shí),HashMap會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作

  •  table數(shù)組中存放指向鏈表的引用

這里需要注意的一點(diǎn)是table數(shù)組并不是在構(gòu)造方法里面初始化的,它是在resize(擴(kuò)容)方法里進(jìn)行初始化的。

table數(shù)組長(zhǎng)度永遠(yuǎn)為2的冪次方

總所周知,HashMap數(shù)組長(zhǎng)度永遠(yuǎn)為2的冪次方(指的是table數(shù)組的大小),那你有想過為什么嗎?

首先我們需要知道HashMap是通過一個(gè)名為tableSizeFor的方法來確保HashMap數(shù)組長(zhǎng)度永遠(yuǎn)為2的冪次方的,源碼如下:

/*找到大于或等于 cap 的最小2的冪,用來做容量閾值*/  static final int tableSizeFor(int cap) {      int n = cap - 1;      n |= n >>> 1;      n |= n >>> 2;      n |= n >>> 4;      n |= n >>> 8;      n |= n >>> 16;      return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;  }

tableSizeFor的功能(不考慮大于最大容量的情況)是返回大于等于輸入?yún)?shù)且最近的2的整數(shù)次冪的數(shù)。比如10,則返回16。

該算法讓最高位的1后面的位全變?yōu)?。最后再讓結(jié)果n+1,即得到了2的整數(shù)次冪的值了。

讓cap-1再賦值給n的目的是另找到的目標(biāo)值大于或等于原值。例如二進(jìn)制1000,十進(jìn)制數(shù)值為8。如果不對(duì)它減1而直接操作,將得到答案10000,即16。顯然不是結(jié)果。減1后二進(jìn)制為111,再進(jìn)行操作則會(huì)得到原來的數(shù)值1000,即8。通過一系列位運(yùn)算大大提高效率。

那在什么地方會(huì)用到tableSizeFor方法呢?

答案就是在構(gòu)造方法里面調(diào)用該方法來設(shè)置threshold,也就是容量閾值。

這里你可能又會(huì)有一個(gè)疑問:為什么要設(shè)置為threshold呢?

因?yàn)樵跀U(kuò)容方法里第一次初始化table數(shù)組時(shí)會(huì)將threshold設(shè)置數(shù)組的長(zhǎng)度,后續(xù)在講擴(kuò)容方法時(shí)再介紹。

/*傳入初始容量和負(fù)載因子*/  public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {         if (initialCapacity < 0)          throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +initialCapacity);      if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)          initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;      if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))          throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +loadFactor);           this.loadFactor = loadFactor;      this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);  }
  • 那么為什么要把數(shù)組長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為2的冪次方呢?

我個(gè)人覺得這樣設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)好處:

  1、當(dāng)數(shù)組長(zhǎng)度為2的冪次方時(shí),可以使用位運(yùn)算來計(jì)算元素在數(shù)組中的下標(biāo)

HashMap是通過index=hash&(table.length-1)這條公式來計(jì)算元素在table數(shù)組中存放的下標(biāo),就是把元素的hash值和數(shù)組長(zhǎng)度減1的值做一個(gè)與運(yùn)算,即可求出該元素在數(shù)組中的下標(biāo),這條公式其實(shí)等價(jià)于hash%length,也就是對(duì)數(shù)組長(zhǎng)度求模取余,只不過只有當(dāng)數(shù)組長(zhǎng)度為2的冪次方時(shí),hash&(length-1)才等價(jià)于hash%length,使用位運(yùn)算可以提高效率。

  2、 增加hash值的隨機(jī)性,減少hash沖突

如果 length 為 2 的冪次方,則 length-1 轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制必定是 11111……的形式,這樣的話可以使所有位置都能和元素hash值做與運(yùn)算,如果是如果 length 不是2的次冪,比如length為15,則length-1為14,對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制為1110,在和hash 做與運(yùn)算時(shí),最后一位永遠(yuǎn)都為0 ,浪費(fèi)空間。

擴(kuò)容

HashMap每次擴(kuò)容都是建立一個(gè)新的table數(shù)組,長(zhǎng)度和容量閾值都變?yōu)樵瓉淼膬杀?,然后把原?shù)組元素重新映射到新數(shù)組上,具體步驟如下:

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  2.  首先會(huì)判斷table數(shù)組長(zhǎng)度,如果大于0說明已被初始化過,那么按當(dāng)前table數(shù)組長(zhǎng)度的2倍進(jìn)行擴(kuò)容,閾值也變?yōu)樵瓉淼?倍

  3.  若table數(shù)組未被初始化過,且threshold(閾值)大于0說明調(diào)用了HashMap(initialCapacity, loadFactor)構(gòu)造方法,那么就把數(shù)組大小設(shè)為threshold

  4.  若table數(shù)組未被初始化,且threshold為0說明調(diào)用HashMap()構(gòu)造方法,那么就把數(shù)組大小設(shè)為16,threshold設(shè)為16*0.75

  5.  接著需要判斷如果不是第一次初始化,那么擴(kuò)容之后,要重新計(jì)算鍵值對(duì)的位置,并把它們移動(dòng)到合適的位置上去,如果節(jié)點(diǎn)是紅黑樹類型的話則需要進(jìn)行紅黑樹的拆分。

這里有一個(gè)需要注意的點(diǎn)就是在JDK1.8 HashMap擴(kuò)容階段重新映射元素時(shí)不需要像1.7版本那樣重新去一個(gè)個(gè)計(jì)算元素的hash值,而是通過hash & oldCap的值來判斷,若為0則索引位置不變,不為0則新索引=原索引+舊數(shù)組長(zhǎng)度,為什么呢?具體原因如下:

因?yàn)槲覀兪褂玫氖?次冪的擴(kuò)展(指長(zhǎng)度擴(kuò)為原來2倍),所以,元素的位置要么是在原位置,要么是在原位置再移動(dòng)2次冪的位置。因此,我們?cè)跀U(kuò)充HashMap的時(shí)候,不需要像JDK1.7的實(shí)現(xiàn)那樣重新計(jì)算hash,只需要看看原來的hash值新增的那個(gè)bit是1還是0就好了,是0的話索引沒變,是1的話索引變成“原索引+oldCap

如何理解并掌握HashMap

這點(diǎn)其實(shí)也可以看做長(zhǎng)度為2的冪次方的一個(gè)好處,也是HashMap 1.7和1.8之間的一個(gè)區(qū)別,具體源碼如下:

/*擴(kuò)容*/  final Node[] resize() {      Node[] oldTab = table;      int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;      int oldThr = threshold;      int newCap, newThr = 0;       //1、若oldCap>0 說明hash數(shù)組table已被初始化      if (oldCap > 0) {          if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {              threshold = Integer.MAX_VALUE;              return oldTab;          }//按當(dāng)前table數(shù)組長(zhǎng)度的2倍進(jìn)行擴(kuò)容,閾值也變?yōu)樵瓉淼?倍          else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)              newThr = oldThr << 1;       }//2、若數(shù)組未被初始化,而threshold>0說明調(diào)用了HashMap(initialCapacity)和HashMap(initialCapacity, loadFactor)構(gòu)造器      else if (oldThr > 0)          newCap = oldThr;//新容量設(shè)為數(shù)組閾值      else { //3、若table數(shù)組未被初始化,且threshold為0說明調(diào)用HashMap()構(gòu)造方法                  newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//默認(rèn)為16          newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//16*0.75      }      //若計(jì)算過程中,閾值溢出歸零,則按閾值公式重新計(jì)算      if (newThr == 0) {          float ft = (float)newCap * loadFactor;          newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?                    (int)ft : Integer.MAX_VALUE);      }      threshold = newThr;      //創(chuàng)建新的hash數(shù)組,hash數(shù)組的初始化也是在這里完成的      Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];      table = newTab;      //如果舊的hash數(shù)組不為空,則遍歷舊數(shù)組并映射到新的hash數(shù)組      if (oldTab != null) {          for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {              Node e;              if ((e = oldTab[j]) != null) {                  oldTab[j] = null;//GC                  if (e.next == null)//如果只鏈接一個(gè)節(jié)點(diǎn),重新計(jì)算并放入新數(shù)組                      newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;                  //若是紅黑樹,則需要進(jìn)行拆分                      else if (e instanceof TreeNode)                      ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);                  else {                       //rehash————>重新映射到新數(shù)組                      Node loHead = null, loTail = null;                      Node hiHead = null, hiTail = null;                      Node next;                      do {                          next = e.next;                          /*注意這里使用的是:e.hash & oldCap,若為0則索引位置不變,不為0則新索引=原索引+舊數(shù)組長(zhǎng)度*/                          if ((e.hash & oldCap) == 0) {                              if (loTail == null)                                  loHead = e;                              else                                  loTail.next = e;                              loTail = e;                          }                          else {                              if (hiTail == null)                                  hiHead = e;                              else                                  hiTail.next = e;                              hiTail = e;                          }                      } while ((e = next) != null);                      if (loTail != null) {                          loTail.next = null;                          newTab[j] = loHead;                      }                      if (hiTail != null) {                          hiTail.next = null;                          newTab[j + oldCap] = hiHead;                      }                  }              }          }      }      return newTab;  }

在擴(kuò)容方法里面還涉及到有關(guān)紅黑樹的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn):

鏈表樹化

指的就是把鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹,樹化需要滿足以下兩個(gè)條件:

  •  鏈表長(zhǎng)度大于等于8

  •  table數(shù)組長(zhǎng)度大于等于64

為什么table數(shù)組容量大于等于64才樹化?

因?yàn)楫?dāng)table數(shù)組容量比較小時(shí),鍵值對(duì)節(jié)點(diǎn) hash 的碰撞率可能會(huì)比較高,進(jìn)而導(dǎo)致鏈表長(zhǎng)度較長(zhǎng)。這個(gè)時(shí)候應(yīng)該優(yōu)先擴(kuò)容,而不是立馬樹化。

紅黑樹拆分

拆分就是指擴(kuò)容后對(duì)元素重新映射時(shí),紅黑樹可能會(huì)被拆分成兩條鏈表。

由于篇幅有限,有關(guān)紅黑樹這里就不展開了。

查找

HashMap的查找是非??斓?,要查找一個(gè)元素首先得知道key的hash值,在HashMap中并不是直接通過key的hashcode方法獲取哈希值,而是通過內(nèi)部自定義的hash方法計(jì)算哈希值,我們來看看其實(shí)現(xiàn):

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

(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) 是為了讓高位數(shù)據(jù)與低位數(shù)據(jù)進(jìn)行異或,變相的讓高位數(shù)據(jù)參與到計(jì)算中,int有 32 位,右移16位就能讓低16位和高16位進(jìn)行異或,也是為了增加hash值的隨機(jī)性。

知道如何計(jì)算hash值后我們來看看get方法

public V get(Object key) {      Node e;      return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;//hash(key)不等于key.hashCode  } final Node getNode(int hash, Object key) {      Node[] tab; //指向hash數(shù)組      Node first, e; //first指向hash數(shù)組鏈接的第一個(gè)節(jié)點(diǎn),e指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)      int n;//hash數(shù)組長(zhǎng)度      K k;      /*(n - 1) & hash ————>根據(jù)hash值計(jì)算出在數(shù)組中的索引index(相當(dāng)于對(duì)數(shù)組長(zhǎng)度取模,這里用位運(yùn)算進(jìn)行了優(yōu)化)*/      if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {          //基本類型用==比較,其它用euqals比較          if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))              return first;          if ((e = first.next) != null) {              //如果first是TreeNode類型,則調(diào)用紅黑樹查找方法              if (first instanceof TreeNode)                  return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);              do {//向后遍歷                  if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                      return e;              } while ((ee = e.next) != null);          }      }      return null;  }

這里要注意的一點(diǎn)就是在HashMap中用 (n - 1) & hash 計(jì)算key所對(duì)應(yīng)的索引index(相當(dāng)于對(duì)數(shù)組長(zhǎng)度取模,這里用位運(yùn)算進(jìn)行了優(yōu)化),這點(diǎn)在上面已經(jīng)說過了,就不再?gòu)U話了。

插入

我們先來看看插入元素的步驟:

  1. 鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

  2.  當(dāng)table數(shù)組為空時(shí),通過擴(kuò)容的方式初始化table

  3.  通過計(jì)算鍵的hash值求出下標(biāo)后,若該位置上沒有元素(沒有發(fā)生hash沖突),則新建Node節(jié)點(diǎn)插入

  4.  若發(fā)生了hash沖突,遍歷鏈表查找要插入的key是否已經(jīng)存在,存在的話根據(jù)條件判斷是否用新值替換舊值

  5.  如果不存在,則將元素插入鏈表尾部,并根據(jù)鏈表長(zhǎng)度決定是否將鏈表轉(zhuǎn)為紅黑樹

  6.  判斷鍵值對(duì)數(shù)量是否大于閾值,大于的話則進(jìn)行擴(kuò)容操作

先看完上面的流程,再來看源碼會(huì)簡(jiǎn)單很多,源碼如下:

public V put(K key, V value) {      return putVal(hash(key), key, value, false, true);  }  final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {      Node[] tab;//指向hash數(shù)組      Node p;//初始化為table中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)      int n, i;//n為數(shù)組長(zhǎng)度,i為索引       //tab被延遲到插入新數(shù)據(jù)時(shí)再進(jìn)行初始化      if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)          n = (tab = resize()).length;      //如果數(shù)組中不包含Node引用,則新建Node節(jié)點(diǎn)存入數(shù)組中即可          if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)          tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//new Node<>(hash, key, value, next)      else {          Node e; //如果要插入的key-value已存在,用e指向該節(jié)點(diǎn)          K k;          //如果第一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是要插入的key-value,則讓e指向第一個(gè)節(jié)點(diǎn)(p在這里指向第一個(gè)節(jié)點(diǎn))          if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))              e = p;          //如果p是TreeNode類型,則調(diào)用紅黑樹的插入操作(注意:TreeNode是Node的子類)          else if (p instanceof TreeNode)              e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);          else {              //對(duì)鏈表進(jìn)行遍歷,并用binCount統(tǒng)計(jì)鏈表長(zhǎng)度              for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                  //如果鏈表中不包含要插入的key-value,則將其插入到鏈表尾部                  if ((e = p.next) == null) {                      p.next = newNode(hash, key, value, null);                      //如果鏈表長(zhǎng)度大于或等于樹化閾值,則進(jìn)行樹化操作                      if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)                          treeifyBin(tab, hash);                      break;                  }                  //如果要插入的key-value已存在則終止遍歷,否則向后遍歷                  if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                      break;                  p = e;              }          }          //如果e不為null說明要插入的key-value已存在          if (e != null) {              V oldValue = e.value;              //根據(jù)傳入的onlyIfAbsent判斷是否要更新舊值              if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)                  e.value = value;              afterNodeAccess(e);              return oldValue;          }      }      ++modCount;      //鍵值對(duì)數(shù)量超過閾值時(shí),則進(jìn)行擴(kuò)容      if (++size > threshold)          resize();      afterNodeInsertion(evict);//也是空函數(shù)?回調(diào)?不知道干嘛的      return null;  }

從源碼也可以看出table數(shù)組是在第一次調(diào)用put方法后才進(jìn)行初始化的。

這里還有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是在JDK1.8版本HashMap是在鏈表尾部插入元素的,而在1.7版本里是插入鏈表頭部的,1.7版本這么設(shè)計(jì)的原因可能是作者認(rèn)為新插入的元素使用到的頻率會(huì)比較高,插入頭部的話可以減少遍歷次數(shù)。

那為什么1.8改成尾插法了呢?主要是因?yàn)轭^插法在多線程環(huán)境下可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互相引用,形成死循環(huán),由于此文主要講解1.8版本,感興趣的小伙伴可以去看看1.7版本的源碼。

刪除

HashMap的刪除操作并不復(fù)雜,僅需三個(gè)步驟即可完成。

  1. 鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

  2.  定位桶位置

  3.  遍歷鏈表找到相等的節(jié)點(diǎn)

  4.  第三步刪除節(jié)點(diǎn) 

public V remove(Object key) {      Node e;      return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ? null : e.value;  }  final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,boolean matchValue, boolean movable) {      Node[] tab;       Node p;       int n, index;      //1、定位元素桶位置      if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {          Node node = null, e;           K k;           V v;          // 如果鍵的值與鏈表第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相等,則將 node 指向該節(jié)點(diǎn)          if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))              node = p;          else if ((e = p.next) != null) {                // 如果是 TreeNode 類型,調(diào)用紅黑樹的查找邏輯定位待刪除節(jié)點(diǎn)              if (p instanceof TreeNode)                  node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);              else {                  // 2、遍歷鏈表,找到待刪除節(jié)點(diǎn)                  do {                      if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {                          node = e;                          break;                      }                      p = e;                  } while ((ee = e.next) != null);              }          }                  // 3、刪除節(jié)點(diǎn),并修復(fù)鏈表或紅黑樹          if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value || (value != null && value.equals(v)))) {              if (node instanceof TreeNode)                  ((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);              else if (node == p)                  tab[index] = node.next;              else                  p.next = node.next;              ++modCount;              --size;              afterNodeRemoval(node);              return node;          }      }      return null;  }

注意:刪除節(jié)點(diǎn)后可能破壞了紅黑樹的平衡性質(zhì),removeTreeNode方法會(huì)對(duì)紅黑樹進(jìn)行變色、旋轉(zhuǎn)等操作來保持紅黑樹的平衡結(jié)構(gòu),這部分比較復(fù)雜,感興趣的小伙伴可看下面這篇文章:紅黑樹詳解

遍歷

在工作中HashMap的遍歷操作也是非常常用的,也許有很多小伙伴喜歡用for-each來遍歷,但是你知道其中有哪些坑嗎?

看下面的例子,當(dāng)我們?cè)诒闅vHashMap的時(shí)候,若使用remove方法刪除元素時(shí)會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常 

Map map = new HashMap<>();         map.put("1", 1);         map.put("2", 2);         map.put("3", 3);         for (String s : map.keySet()) {             if (s.equals("2"))                  map.remove("2");         }

這就是常說的fail-fast(快速失敗)機(jī)制,這個(gè)就需要從一個(gè)變量說起

transient int modCount;

在HashMap中有一個(gè)名為modCount的變量,它用來表示集合被修改的次數(shù),修改指的是插入元素或刪除元素,可以回去看看上面插入刪除的源碼,在最后都會(huì)對(duì)modCount進(jìn)行自增。

當(dāng)我們?cè)诒闅vHashMap時(shí),每次遍歷下一個(gè)元素前都會(huì)對(duì)modCount進(jìn)行判斷,若和原來的不一致說明集合結(jié)果被修改過了,然后就會(huì)拋出異常,這是Java集合的一個(gè)特性,我們這里以keySet為例,看看部分相關(guān)源碼:

public Set keySet() {      Set ks = keySet;      if (ks == null) {          ks = new KeySet();          keySet = ks;      }      return ks;  }  final class KeySet extends AbstractSet {        public final Iterator iterator()     { return new KeyIterator(); }       // 省略部分代碼  }  final class KeyIterator extends HashIterator implements Iterator {      public final K next() { return nextNode().key; }  }  /*HashMap迭代器基類,子類有KeyIterator、ValueIterator等*/  abstract class HashIterator {      Node next;        //下一個(gè)節(jié)點(diǎn)      Node current;     //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)      int expectedModCount;  //修改次數(shù)      int index;             //當(dāng)前索引      //無參構(gòu)造      HashIterator() {          expectedModCount = modCount;          Node[] t = table;          current = next = null;          index = 0;          //找到第一個(gè)不為空的桶的索引          if (t != null && size > 0) {              do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);          }      }      //是否有下一個(gè)節(jié)點(diǎn)      public final boolean hasNext() {          return next != null;      }      //返回下一個(gè)節(jié)點(diǎn)      final Node nextNode() {          Node[] t;          Node e = next;          if (modCount != expectedModCount)              throw new ConcurrentModificationException();//fail-fast          if (e == null)              throw new NoSuchElementException();          //當(dāng)前的鏈表遍歷完了就開始遍歷下一個(gè)鏈表          if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {              do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);          }          return e;      }      //刪除元素      public final void remove() {          Node p = current;          if (p == null)              throw new IllegalStateException();          if (modCount != expectedModCount)              throw new ConcurrentModificationException();         current = null;          K key = p.key;          removeNode(hash(key), key, null, false, false);//調(diào)用外部的removeNode          expectedModCount = modCount;      }  }

相關(guān)代碼如下,可以看到若modCount被修改了則會(huì)拋出ConcurrentModificationException異常。

if (modCount != expectedModCount)              throw new ConcurrentModificationException();

那么如何在遍歷時(shí)刪除元素呢?

我們可以看看迭代器自帶的remove方法,其中最后兩行代碼如下:

removeNode(hash(key), key, null, false, false);//調(diào)用外部的removeNode  expectedModCount = modCount;

意思就是會(huì)調(diào)用外部remove方法刪除元素后,把modCount賦值給expectedModCount,這樣的話兩者一致就不會(huì)拋出異常了,所以我們應(yīng)該這樣寫:

Map map = new HashMap<>();          map.put("1", 1);          map.put("2", 2);          map.put("3", 3);          Iterator iterator = map.keySet().iterator();          while (iterator.hasNext()){              if (iterator.next().equals("2"))                  iterator.remove();          }

這里還有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是在遍歷HashMap時(shí),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)遍歷的順序和插入的順序不一致,這是為什么?

在HashIterator源碼里面可以看出,它是先從桶數(shù)組中找到包含鏈表節(jié)點(diǎn)引用的桶。然后對(duì)這個(gè)桶指向的鏈表進(jìn)行遍歷。遍歷完成后,再繼續(xù)尋找下一個(gè)包含鏈表節(jié)點(diǎn)引用的桶,找到繼續(xù)遍歷。找不到,則結(jié)束遍歷。這就解釋了為什么遍歷和插入的順序不一致

equasl和hashcode

為什么添加到HashMap中的對(duì)象需要重寫equals()和hashcode()方法?

簡(jiǎn)單看個(gè)例子,這里以Person為例:

public class Person {      Integer id;      String name;        public Person(Integer id, String name) {          this.id = id;          this.name = name;      }      @Override      public boolean equals(Object obj) {          if (obj == null) return false;          if (obj == this) return true;          if (obj instanceof Person) {              Person person = (Person) obj;              if (this.id == person.id)                  return true;          }          return false;      }      public static void main(String[] args) {          Person p1 = new Person(1, "aaa");          Person p2 = new Person(1, "bbb");          HashMap map = new HashMap<>();          map.put(p1, "這是p1");          System.out.println(map.get(p2));      }  }
  •  原生的equals方法是使用==來比較對(duì)象的

  •  原生的hashCode值是根據(jù)內(nèi)存地址換算出來的一個(gè)值

Person類重寫equals方法來根據(jù)id判斷是否相等,當(dāng)沒有重寫hashcode方法時(shí),插入p1后便無法用p2取出元素,這是因?yàn)閜1和p2的哈希值不相等。

HashMap插入元素時(shí)是根據(jù)元素的哈希值來確定存放在數(shù)組中的位置,因此HashMap的key需要重寫equals和hashcode方法。

到此,關(guān)于“如何理解并掌握HashMap”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了,希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí),快去試試吧!若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí),請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站,小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章!


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