【HashMap JDK1.8】Map 接口方法实现

文章目录

- Map 接口方法实现
- - 查询操作
  - - 1. size
    - 2. isEmpty
    - 3. containsKey
    - - hash()
      - getNode
    - 4. containsValue
    - 5. get
  - 修改操作
  - - 1. put
    - - putVal
      - resize
    - 2. remove
    - - `removeNode`
  - 批量操作
  - - 1. putAll
    - - `putMapEntries`
    - 2. clear
  - 视图(未完成)
  - 比较和散列（未完成）

翻译来源 java.util.HashMap JDK1.8

HashMap API 所有翻译，请查看翻译目录。

Map 接口方法实现

查询、修改、批量、视图、比较和散列

查询操作

1. size

2. isEmpty

size() 、 isEmpty() 两个方法，与JDK1.7中的方法完全相同，详细内容请看此处。

3. containsKey

如果该map包含指定键的映射，则返回

true

。

public boolean containsKey(Object key) {
        return getNode(hash(key), key) != null;
    }

JDK1.8 中使用 Node 替代了JDK1.7中的 Entry ，这两个内部类都实现了 Map.Entry<K,V> 接口

hash()

计算

key.hashCode()

并使用的异或(

XORs

)将哈希的高位扩展到低位。因为该表使用2次幂掩码，所以仅在当前掩码之上的位上变化的散列集合总是会发生碰撞。(已知的例子包括在小表中保存连续整数的浮点数键集。)因此，我们应用了一个转换，向下传播更高位的影响。位扩展的速度、效用和质量之间存在权衡（a tradeoff between）。由于许多常见的散列集已经合理分布(因此不会从扩展中获益)，并且因为我们使用树来处理容器中的大量冲突，所以我们只是以最便宜的方式对一些移位的位进行异或，以减少系统损失，以及合并最高位的影响，否则，由于表的界限，这些位将永远不会用于索引计算。

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

getNode

实现

Map.get

和相关方法。

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; 
        Node<K,V> first, e; 
        int n; 
        K k;
        
        // 确定 table 存在，数组长度不为0，
        // 并定位槽
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // 总是检查槽上第一个节点
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {// 检查后继节点
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash && // 尝试匹配每个后继条目 Entry
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;// 没有匹配节点，返回null
    }

4. containsValue

如果该map将一个或多个键映射到指定值，则返回true。

public boolean containsValue(Object value) {
        Node<K,V>[] tab; 
        V v;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) { // 遍历数组
                // 遍历槽上链表
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                    if ((v = e.value) == value || 
                        (value != null && value.equals(v)))
                        return true; //只要有一个匹配，就立即返回 true
                }
            }
        }
        // 表不存在, 或者size<=0，
        // 或者遍历完毕，没有匹配中，
        // 则返回 false
        return false;
    }

与JDK1.7的不同点在于，没有区别对等 value == null
的情况，详细内容请看此处。

另外，JDK1.7 中不用判断
table 是否存在，因为创建 HashMap 时，至少默认为空表。

5. get

方法描述与JDK1.7完全相同，详细内容请看此处。

public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

与JDK1.7的不同点在于，没有区别对等 key == null 的情况。

修改操作

1. put

将指定的值与该map中的指定键相关联。如果该map先前包含该键的一个映射，则替换旧值。

public V put(K key, V value) {
        // key的hash、key键、value值、是否不更改现有值、是否不是创建模式
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

putVal

实现

Map.put

和相关方法。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; 
        Node<K,V> p; 
        int n, i;
        
        // 确保 table 存在，且数组有长度
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        // 槽上无值，直接插入
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {// 槽上有值
            Node<K,V> e; 
            K k;
            if (p.hash == hash &&// 第一个节点匹配，标记匹配
                ((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 { // 检查后继节点
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) { // 最终未匹配到，尾插法
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash && // 匹配到当前后继节点，匹配已标记
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;// 当前后继节点不匹配
                }
            }
            if (e != null) { // 键的已有映射
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)//替换value
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue; // 返回上一个值
            }
        }
        // 键不存在
        ++modCount; // 结构化修改计数
        if (++size > threshold) // 是否扩容
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;// 上一个值不存在，返回null
    }

resize

初始化或加倍表的大小。如果为空，则按照字段阈值中保持的初始容量目标进行分配。否则，因为我们正在使用2的幂扩展，所以每个bin中的元素必须要么保持相同的索引，要么在新表中以一个2的幂的偏移移动。

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        
        if (oldCap > 0) { // 扩容表大小
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && //新容量 加倍
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // 新阈值 加倍 threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // 初始化表大小，初始容量被置为阈值（构造时，指定了初始容量的情况）
            newCap = oldThr;
        else {               // 初始化表大小，零初始阈值表示使用默认值（构造时，未指定初始容量的情况）
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) { // 确保新阈值正确
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        
        // 更新阈值、表
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) { // 原内容转存到新表
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {//槽中有值，逐条计算转存
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null) // 无后继元素，直接移动
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; 
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // 有后继元素，维持秩序，尾插法
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            // 本质是多判断一位。
                            
                            // 假设, e.hash = ob1010, oldCap = ob1000, newCap = oldCap<<1 = ob10000
                            // 槽位计算公式： e.hash & (cap-1);
                            // 原槽位：(0b1010 & 0b111 = ob10) => 2槽
                            // 是否移动到新槽位：(ob1010 & ob1000 = ob1000) => 移动到高位(2+8)槽 
                            // 新槽位： (ob1010 & ob1111 = ob1010) 决定新槽位
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {// 高位是0，仍保留在低位槽
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {// 高位不是0，移动到高位槽
                                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;
    }

2. remove

如果该map中存在指定键的映射，删除该映射。

public V remove(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }

`removeNode`

实现

Map.remove

和相关方法。

value 如果 matchValue 为true，则该参数是要匹配的值，否则，忽略。 matchValue 如果为true，则仅在值相等时删除 movable 如果为false，则在删除时不移动其他节点

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node<K,V>[] tab; 
        Node<K,V> p; 
        int n, index;
        
        // table 存在，数组长度不为0，且相应的槽上有值（译者按）
        // 否则，直接返回 null。
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {// p 表示前一个节点
            Node<K,V> node = null, // node 是匹配成功的节点 
            e; // e 是临时节点条目
            K k; 
            V v;
            if (p.hash == hash && // 匹配到第一个节点
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
            else if ((e = p.next) != null) { // 尝试匹配后继节点
                if (p instanceof TreeNode)
                    node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
                else {
                    do {
                        if (e.hash == hash && // 匹配到后继节点
                            ((k = e.key) == key ||
                             (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            
            // 处理匹配成功的节点
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                                 (value != null && value.equals(v)))) {
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                else if (node == p) // 第一个节点
                    tab[index] = node.next;
                else // 后继节点
                    p.next = node.next;
                ++modCount; // 结构化修改次数
                --size; // key-value对的数量
                afterNodeRemoval(node);
                return node; //返回成功删除的节点
            }
        }
        return null;
    }

批量操作

1. putAll

复制指定map中的所有映射，到该map。这些映射将替换该map拥有的指定map中的当前任何键的任何映射。

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        putMapEntries(m, true);
    }

`putMapEntries`

实现

Map.putAll

和Map构造函数。

final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
        int s = m.size();// 要插入条目数
        
        // 确保指定的map中有值。
        if (s > 0) {
            if (table == null) { //  预先调整大小
                float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
                int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                         (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
                if (t > threshold)
                    threshold = tableSizeFor(t);
            }
            else if (s > threshold) // 提前扩容，减少后期扩容时移动元素的可能性
                resize();
            
            // 逐条插入
            for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
                K key = e.getKey();
                V value = e.getValue();
                putVal(hash(key), key, value, false, evict);
            }
        }
    }

2. clear

从该map中删除所有映射。此调用返回后，该map将为空。

public void clear() {
        Node<K,V>[] tab;
        modCount++;// 结构化修改的次数
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            size = 0;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i)// 每个槽位置 null
                tab[i] = null;
        }
    }

注意：只是删除映射，没有缩表。

JDK1.7中，使用
Arrays.fill(table, null); 置null，详细内容请看此处。

【HashMap JDK1.8】Map 接口方法实现

文章目录

Map 接口方法实现

查询操作

1. size

2. isEmpty

3. containsKey

hash()

getNode

4. containsValue

5. get

修改操作

1. put

putVal

resize

2. remove

`removeNode`

批量操作

1. putAll

`putMapEntries`

2. clear

视图(未完成)

比较和散列（未完成）

继续阅读

WebBrowser独立IE使用代理

java基础知识问答集

WebService CXF学习（进阶篇2）：复杂对象传递(List，Map)

Havok Physics 翻译资料（1）Chapter 1.介绍

Facebook官方文档学习 - 调用接口篇

Java1.8 对HashMap的resize()的理解

用Windows Live Writer写CSDN博

[转] 获取实时股票数据与股票数据接口API

RFC SDK 指南客户端程序的编写

Java8新的时间API获取时间差值Java8新的时间API获取时间差值与以前的java.util.Date获取时间差值对比

Java中Integer和int的区别

手机软件抓包工具及其使用方法

推荐一些VB的学习交流网站

JDK1.8中JVM内存分析

GNU科学函数库[参考手册][v0.1 Build 090129 Beta][GNU Scientific Library]

与专家面对面：Android开发入门问与答