这篇文章给出了这样的一道面试题:

在 HashMap 中存放的一系列键值对,其中键为某个我们自定义的类型。放入 HashMap 后,我们在外部把某一个 key 的属性进行更改,然后我们再用这个 key 从 HashMap 里取出元素,这时候 HashMap 会返回什么?

文中已给出示例代码与答案,

key 更新后 hashCode 确实更新了,而且 HashMap 里面的对象就是我们原来的对象,最后的结果是null。

但是,关于HashMap的原理没有做出解释。

1. 特性

我们可以用任何类作为HashMap的key,但是对于这些类应该有什么限制条件呢?且看下面的代码:

public class Person {
private String name; public Person(String name) {
this.name = name;
}
} Map<Person, String> testMap = new HashMap<>();
testMap.put(new Person("hello"), "world");
testMap.get(new Person("hello")); // ---> null

本是想取出具有相等字段值Person类的value,结果却是null。对HashMap稍有了解的人看出来——Person类并没有override hashcode方法,导致其继承的是Object的hashcode(返回是其内存地址),两次new出来的Person对象并不equals——这也是为什么在工程项目中常用不变类(如String、Integer等)做为HashMap的key的原因。那么,HashMap是如何利用hashcode给key做索引的呢?

2. 原理

首先,我们来看《Thinking in Java》中一个简单HashMap的实现方案:

//: containers/SimpleHashMap.java
// A demonstration hashed Map.
import java.util.*;
import net.mindview.util.*; public class SimpleHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> {
// Choose a prime number for the hash table size, to achieve a uniform distribution:
static final int SIZE = 997;
// You can't have a physical array of generics, but you can upcast to one:
@SuppressWarnings("unchecked")
LinkedList<MapEntry<K,V>>[] buckets =
new LinkedList[SIZE];
public V put(K key, V value) {
V oldValue = null;
int index = Math.abs(key.hashCode()) % SIZE;
if(buckets[index] == null)
buckets[index] = new LinkedList<MapEntry<K,V>>();
LinkedList<MapEntry<K,V>> bucket = buckets[index];
MapEntry<K,V> pair = new MapEntry<K,V>(key, value);
boolean found = false;
ListIterator<MapEntry<K,V>> it = bucket.listIterator();
while(it.hasNext()) {
MapEntry<K,V> iPair = it.next();
if(iPair.getKey().equals(key)) {
oldValue = iPair.getValue();
it.set(pair); // Replace old with new
found = true;
break;
}
}
if(!found)
buckets[index].add(pair);
return oldValue;
}
public V get(Object key) {
int index = Math.abs(key.hashCode()) % SIZE;
if(buckets[index] == null) return null;
for(MapEntry<K,V> iPair : buckets[index])
if(iPair.getKey().equals(key))
return iPair.getValue();
return null;
}
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
Set<Map.Entry<K,V>> set= new HashSet<Map.Entry<K,V>>();
for(LinkedList<MapEntry<K,V>> bucket : buckets) {
if(bucket == null) continue;
for(MapEntry<K,V> mpair : bucket)
set.add(mpair);
}
return set;
}
public static void main(String[] args) {
SimpleHashMap<String,String> m =
new SimpleHashMap<String,String>();
m.putAll(Countries.capitals(25));
System.out.println(m);
System.out.println(m.get("ERITREA"));
System.out.println(m.entrySet());
}
}

SimpleHashMap构造一个hash表来存储key,hash函数是取模运算Math.abs(key.hashCode()) % SIZE,采用链表法解决hash冲突;buckets的每一个槽位对应存放具有相同(hash后)index值的Map.Entry,如下图所示:

JDK的HashMap的实现原理与之相类似,其采用链地址的hash表table存储Map.Entry:

/**
* The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
*/
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE; static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;

}

Map.Entry的index是对key的hashcode进行hash后所得。当要get key对应的value时,则对key计算其index,然后在table中取出Map.Entry即可得到,具体参看代码:

public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key); return null == entry ? null : entry.getValue();
} final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
} int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
for (Entry<K,V> 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;
}

可见,hashcode直接影响HashMap的hash函数的效率——好的hashcode会极大减少hash冲突,提高查询性能。同时,这也解释开篇提出的两个问题:如果自定义的类做HashMap的key,则hashcode的计算应涵盖构造函数的所有字段,否则有可能得到null。

3. 参考资料

[1] Christophe, How does a HashMap work in JAVA.

[2] 梧桐, 一道面试题看 HashMap 的存储方式.

【JDK源码分析】浅谈HashMap的原理的更多相关文章

  1. JDK 源码分析(4)—— HashMap/LinkedHashMap/Hashtable

    JDK 源码分析(4)-- HashMap/LinkedHashMap/Hashtable HashMap HashMap采用的是哈希算法+链表冲突解决,table的大小永远为2次幂,因为在初始化的时 ...

  2. 【JDK】JDK源码分析-HashMap(1)

    概述 HashMap 是 Java 开发中最常用的容器类之一,也是面试的常客.它其实就是前文「数据结构与算法笔记(二)」中「散列表」的实现,处理散列冲突用的是“链表法”,并且在 JDK 1.8 做了优 ...

  3. 【JDK】JDK源码分析-HashMap(2)

    前文「JDK源码分析-HashMap(1)」分析了 HashMap 的内部结构和主要方法的实现原理.但是,面试中通常还会问到很多其他的问题,本文简要分析下常见的一些问题. 这里再贴一下 HashMap ...

  4. 【JDK】JDK源码分析-LinkedHashMap

    概述 前文「JDK源码分析-HashMap(1)」分析了 HashMap 主要方法的实现原理(其他问题以后分析),本文分析下 LinkedHashMap. 先看一下 LinkedHashMap 的类继 ...

  5. JDK源码分析—— ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue

    JDK源码分析—— ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 目的:本文通过分析JDK源码来对比ArrayBlockingQueue 和LinkedBlocki ...

  6. Java中集合框架,Collection接口、Set接口、List接口、Map接口,已经常用的它们的实现类,简单的JDK源码分析底层实现

    (一)集合框架: Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范(接口)和实现(实现接口的类).所有抽象出来的数据结构和操作(算法)统称为集合框架. 程序员在具体应用的时候,不必考虑数据结构和 ...

  7. JDK源码分析(三)—— LinkedList

    参考文档 JDK源码分析(4)之 LinkedList 相关

  8. JDK源码分析(一)—— String

    dir 参考文档 JDK源码分析(1)之 String 相关

  9. JDK源码分析(2)LinkedList

    JDK版本 LinkedList简介 LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表.它也可以被当作堆栈.队列或双端队列进行操作. LinkedList 实现 ...

  10. 【JDK】JDK源码分析-TreeMap(2)

    前文「JDK源码分析-TreeMap(1)」分析了 TreeMap 的一些方法,本文分析其中的增删方法.这也是红黑树插入和删除节点的操作,由于相对复杂,因此单独进行分析. 插入操作 该操作其实就是红黑 ...

随机推荐

  1. [leetcode 37]sudoku solver

    1 题目: 根据给出的数独,全部填出来 2 思路: 为了做出来,我自己人工做了一遍题目给的数独.思路是看要填的数字横.竖.子是否已经有1-9的数字,有就剔除一个,最后剩下一个的话,就填上.一遍一遍的循 ...

  2. Restful.Data 开源持久层组件项目最新进展和使用说明

    Restful.Data 经过 博客园 和 CSDN 的宣传,目前参与该项目的人数已达到 114 人(群号:338570336),虽大部分并不参与实际开发,但他们所提出的意见和建议以及在试用过程中发现 ...

  3. [后端人员耍前端系列]Bootstrap篇:30分钟快速掌握Bootstrap

    一.引言 很久没有写过博客了,但是最近这段时间都没有闲着,接触了很多方面.比如一些前端框架和组件.还有移动开发React-Native.以及对.NET框架设计的一些重新认识.这些内容在接下来的时间都会 ...

  4. SQL SERVER 内存学习系列(一)

    最近帮客户解决发布订阅的问题时,突然遇到这样一个问题发布订阅中报下面的错误,另外执行alter table 操作时也会报错 : 问题很奇怪发布订阅和CLR有什么关系?memtoleave内存是个啥?回 ...

  5. 【WEB】初探Spring MVC框架

    Spring MVC框架算是当下比较流行的Java开源框架.但实话实说,做了几年WEB项目,完全没有SpringMVC实战经验,乃至在某些交流场合下被同行严重鄙视“奥特曼”了.“心塞”的同时,只好默默 ...

  6. Flume概述和简单实例

    Flume概述 Flume是一个分布式.可靠.和高可用的海量日志采集.聚合和传输的系统.支持在日志系统中定制各类数据发送方,用于收集数据;同时,Flume提供对数据进行简单处理,并写到各种数据接受方( ...

  7. [.net 面向对象编程基础] (7) 基础中的基础——流程控制语句

    [.net 面向对象编程基础] (7) 基础中的基础——流程控制语句 本来没有这一节的内容,后来考虑到既然是一个系列文章,那么就尽可能写的详细一些,本节参考了网上朋友所写的例子,为的是让更多小伙伴学习 ...

  8. C#入门基础三四

    数组:数组是一组具有相同类型的值的集合,可以通过索引来访问数组中的元素. 声明数组的语法: A.数据类型 [] 数组名称: B.数据类型 [] 数组名称 = new 数据类型[数组大小]; C.int ...

  9. IOS UIView 02- 深入理解 Scroll Views

    注:本人是翻译过来,并且加上本人的一点见解. 前言 可能你很难相信 UIScrollView 和一个标准的 UIView 差异并不大,scroll view 确实会多出一些方法,但这些方法只是和 UI ...

  10. 浮动ip

    浮动ip 其实就是动态ip, 静态IP是固定不变的,不管你用不用这个IP上网,这个IP都是属于你的动态IP则是在使用的时候由DHCP服务器临时分配给你的,不用则不分配在网络中如果设置了一部分静态IP地 ...