Map接口下常见的实现类有：HashMap、LinkedHashMap、HashTable、TreeMap，今天我们主要看一下HashMap的内容。
一、HashMap的特点
1）数据是以键值对的形式存储
2）key不能重复，value可以重复
3）key只能有一个为null,value可以有多个为null
4）存储数据不能保证有序
5）底层是由数组和链表实现的
二、HashMap的源码解读
1）继承关系
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
继承于AbstractMap<K,V>类，实现了Map<K,V>, Cloneable, Serializable接口
2）基本属性
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //默认初始容量，将1向左移动4位，表示数组默认大小为16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;//1向左移动30位，限制数组最大值
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;//默认加载因子，加载因子是在扩容时使用，默认值为0.75f
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};//默认空数组
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;//数组,用来存储entry数据
transient int size;//存储数据量
int threshold;//扩容阈值，在添加元素过程put中，capacity * loadFactor(容量*加载因子)
final float loadFactor;//加载因子
transient int modCount;// 版本号
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {//数组中存储元素的类型
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;
}
3）构造函数
1、有参构造（初始容量，加载因子）
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;
threshold = initialCapacity;
init();
}
2、有参构造（初始容量）
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
3、有参构造（通过集合构造新集合）
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
inflateTable(threshold);
putAllForCreate(m);
}
4、无参构造
public HashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
4）hash
final int hash(Object k) {
int h = hashSeed;
if (0 != h && k instanceof String) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h ^= k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
计算hash值的方法，通过key的hashCode来计算
5）indexFor
static int indexFor(int h, int length) {
// assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
return h & (length-1);
}
通过hash码去计算节点应该存储在数组中的索引
6）得到数组的有效个数
public int size() {
return size;
}
7）判断数组是否为空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
8）通过key值获得value
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
get中的方法：
1、getForNullKey（key为null时，调用该方法）
private V getForNullKey() {
if (size == 0) {//如果size=0，说明数组中没有数据，直接返回
return null;
}
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
//判断数组0索引位置是否存在元素，存在返回该节点的值，不存在返回null
if (e.key == null)
return e.value;
}
return null;
}
2、getEntry（根据key找到该节点）
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;
}
9）添加元素put
public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) {//若数组为null时，进入
inflateTable(threshold); //1、对容量、扩容阈值做更改，并且创新大小为capacity的数组
}
if (key == null)
return putForNullKey(value);//2、key为null时的特殊处理
int hash = hash(key);//3、通过key进行hash
int i = indexFor(hash, table.length);//4、hash完成后找到在数组中的合适位置
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);//5、添加节点
return null;
}
1、inflateTable
private void inflateTable(int toSize) {
// Find a power of 2 >= toSize
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
table = new Entry[capacity];
initHashSeedAsNeeded(capacity);
}
2、putForNullKey
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
key为null时特殊处理，key-value键值对存储在table位置为0的位置
若key为null数据已经存在，则对原value做覆盖处理，负责添加新entry节点
3、hash
final int hash(Object k) {
int h = hashSeed;
if (0 != h && k instanceof String) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h ^= k.hashCode();
// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
4、indexFor
static int indexFor(int h, int length) {
// assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
return h & (length-1);
}
5、addEntry
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {//若size大于阈值，进行2倍扩容
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
综上所述，HashMap的put过程可以进行如下的概括：
1、table数组为空时，创建数组阈值（阈值，容量进行更新，数组初始化）
2、key为null时做特殊处理，放在table索引为0的位置上，若此位置有的话，就覆盖，否则创建新节点
3、若key不为null，则进行如下操作：根据key进行hash过程
4、找到数组中对应的位置
5、对应table位置的链表进行遍历，判断该key是否存在
6、已存在用新的value值替代旧值，同时返回旧值；存在的话创建节点
扩容时机：size>阈值时，进行2倍扩容
插入节点的方式是头插
10）删除元素remove
public V remove(Object key) {//根据key删除键值对，返回此键值对的value值
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e.value);
}
里面调用了removeEntryForKey方法
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
modCount++;
size--;
if (prev == e)
table[i] = next;
else
prev.next = next;
e.recordRemoval(this);
return e;
}
prev = e;
e = next;
}
return e;
}
删除key-value时要注意进行链接操作。
11）扩容操作resize
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {//旧数组的容量大于最大的存储量时，对阈值进行修改
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}
里面用到了transfer这个方法
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {//对数组中的数据进行链表遍历
while(null != e) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
}
将老旧数组中的数据逐个进行遍历，重新计算旧数组中的数据应该存放的位置后，将其放入到新扩容后的数组中；一般情况下，数组的长度都保持为2的次幂。
三、HashMap的应用场景
一般在统计大量数据中数据的重复次数时使用。
四、遍历HashMap的三种方式
HashMap<String,String> hashmap=new HashMap<String,String>();
1）以键值对的方式进行遍历
System.out.println("以键值对的形式遍历：")；
Iteractor<Map.Entry<String,String>> iteractor=hashmap.entrySet().iteractor();
while(iteractor.hasNext()){
Map.Entry<String,String> entry=iteractor.next();
String key=entry.getKey();
String value=entry.getValue();
System.out.print(" " + key + "=" + value);
}
2）以键的形式遍历
System.out.println("以键的形式遍历：")；
Iteractor<String> iteractor=hashmap.keySet().iteractor();
while(iteractor.hasNext()){
String key=iteractor.next();
System.out.print(key + " ");
}
3）以值的形式遍历
System.out.println("以值的形式遍历：")；
Iteractor<String> iteractor=hashmap.values().iteractor();
while(iteractor.hasNext()){
String value=iteractor.next();
System.out.print(value + " ");
}