Hashmap底层数据结构解析
MILemon 2011-11-11
Map接口
Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。
Hashtable类
Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。添加数据使用put(key,value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initialcapacity和loadfactor两个参数调整性能。通常缺省的loadfactor0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大loadfactor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
Hashtablenumbers=newHashtable();
numbers.put(“one”,newInteger(1));
numbers.put(“two”,newInteger(2));
numbers.put(“three”,newInteger(3));
要取出一个数，比如2，用相应的key：
Integern=(Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two=”+n);
1.HashMap概述：
HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。
2.HashMap的数据结构：
HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。首先，HashMap类的属性中定义了Entry类型的数组。Entry类实现java.ultil.Map.Entry接口，同时每一对key和value是作为Entry类的属性被包装在Entry的类中。
HashMap的部分源码如下：
Java代码
/**
*Thetable,resizedasnecessary.LengthMUSTAlwaysbeapoweroftwo.
*/
transientEntry[]table;
staticclassEntry<K,V>implementsMap.Entry<K,V>{
finalKkey;
Vvalue;
Entry<K,V>next;
finalinthash;
……
}
可以看出，HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。table数组的元素是Entry类型的。每个Entry元素其实就是一个key-value对，并且它持有一个指向下一个Entry元素的引用，这就说明table数组的每个Entry元素同时也作为某个Entry链表的首节点，指向了该链表的下一个Entry元素，这就是所谓的“链表散列”数据结构，即数组和链表的结合体。
3.HashMap的存取实现：
1)添加元素：
当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的重新计算元素的hashCode，根据hashCode得到这个元素在table数组中的位置（即下标），如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。
HashMap的部分源码如下：
Java代码
publicVput(Kkey,Vvalue){
//HashMap允许存放null键和null值。
//当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。
if(key==null)
returnputForNullKey(value);
//根据key的keyCode重新计算hash值。
inthash=hash(key.hashCode());
//搜索指定hash值在对应table中的索引。
inti=indexFor(hash,table.length);
//如果i索引处的Entry不为null，通过循环不断遍历e元素的下一个元素。
for(Entry<K,V>e=table[i];e!=null;e=e.next){
Objectk;
//如果发现i索引处的链表的某个Entry的hash和新Entry的hash相等且两者的key相同，则新Entry覆盖旧Entry，返回。
if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||key.equals(k))){
VoldValue=e.value;
e.value=value;
e.recordAccess(this);
returnoldValue;
}
}
//如果i索引处的Entry为null，表明此处还没有Entry。
modCount++;
//将key、value添加到i索引处。
addEntry(hash,key,value,i);
returnnull;
2)读取元素：
有了上面存储时的hash算法作为基础，理解起来这段代码就很容易了。从上面的源代码中可以看出：从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。
HashMap的部分源码如下：
Java代码
publicVget(Objectkey){
if(key==null)
returngetForNullKey();
inthash=hash(key.hashCode());
for(Entry<K,V>e=table[indexFor(hash,table.length)];
e!=null;
e=e.next){
Objectk;
if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||key.equals(k)))
returne.value;
}
returnnull;
}
3)归纳起来简单地说，HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。HashMap底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
