HashMap源码解析一

原文地址图解HashMap

概述

HashMap是日常开发中经常会用到的一种数据结构,在介绍HashMap的时候会涉及到很多术语,比如时间复杂度O、散列(也叫哈希)、散列算法等,这些在大学课程里都有教过,但是由于某种不可抗力又还给老师了,在深入学习HashMap之前先了解HashMap设计的思路以及以及一些重要概念,在后续分析源码的时候就能够有比较清晰的认识。

HashMap是什么

在回答这个问题之前先看个例子:小明打算从A市搬家到B市,拿了两个箱子把自己的物品打包就出发了。

到了B市之后,他想拿手机给家里报个平安,这时候问题来了,东西多了他忘记手机放在哪个箱子了?小明开始打开1号箱子找手机,没找到;再打开2号箱子找,找到手机。当只有2个箱子的时候,东西又不多的情况下,他可能花个2分钟就找到手机了,假如有20个箱子,每个箱子的东西又多又杂,那么花的时间就多了。小明总结了下查找耗时的原因,发现是因为这些东西放的没有规律,如果他把每个箱子分个类别,比如定一个箱子专门放手机、电脑等电子设备,有专门放衣服的箱子等等,那么他找东西花的时间就可以大大缩短了。

其实HashMap也是用到这种思路,HashMap作为一种数据结构,像数组和链表一样用于常规的增删改查,在存数据的时候(put)并不是随便乱放,而是会先做一次类似“分类”的操作再存储,一旦“分类”存储之后,下次取(get)的时候就可以大大缩短查找的时间。我们知道数组在执行查、改的效率很高,而增、删(不是尾部)的效率低,链表相反,HashMap则是把这两者结合起来,看下HashMap的数据结构

从上面的结构可以看出,通常情况下HashMap是以数组和链表的组合构成(Java8中将链表长度超过8的链表转化成红黑树)。结合上面找手机的例子,我们简单分析下HashMap存取操作的心路历程。put存一个键值对的时候(比如存上图盖伦),先根据键值”分类”,”分类”一顿操作后告诉我们,盖伦应该属于14号坑,直接定位到14号坑。接下来有几种情况:

  • 14号坑没人,nice,直接存值;
  • 14号有人,也叫盖伦,替换原来的攻击值;
  • 14号有人,叫老王!插队到老王前面去(单链表的头插入方式,同一位置上新元素总会被放在链表的头部位置)

get取的时候也需要传键值,根据传的键值来确定要找的是哪个”类别”,比如找火男,”分类”一顿操作够告诉我们火男属于2号坑,于是我们直接定位到2号坑开始找,亚索不是…找到火男。

小结

HashMap是由数组和链表组合构成的数据结构,Java8中链表长度超过8时会把长度超过8的链表转化成红黑树;存取时都会根据键值计算出”类别”(hashCode),再根据”类别”定位到数组中的位置并执行操作。

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