Java中HashMap的put与get方法原理,java基础面试笔试题


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直接上代码

注: 代码来自于 Java 9

put方法

public V put(K key, V value) {

    return putVal(hash(key), key, value, false, true);

}



  •  
  • 当调用put(),首先会根据key生成一个 hash值,原理如下:


     
static final int hash(Object key) {

    int h;

    //key 是 null 直接返回 0

    //key 不是null,先计算key对应的hashCode,赋值给 h

    //并将 h 与 h >>> 16 做异或(相同为0 不同为1)运算 ,作为hash值返回

    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

}



  •  
  • 下图举例说明了位运算的过程,至于原理解释,参考本文引用





     
  • 拿到了hash值后,调用 putVal(),做了如下操作
     



    •  
    • 将对象table赋值给tab,并以tab是否为空作为是否第一次调用此方法的判断,是则resize()并给tab,n赋值;


       
    • 获取tab的第i个元素:根据 (n - 1) & hash 算法 ,计算出i找到,如果为空,调用newNode() ,赋值给tab第i个;


       
    • 如果不为空,可能存在2种情况:hash值重复了,也就是put过程中,发现之前已经有了此key对应的value,则暂时e = p;


      至于另外一种情况就是位置冲突了,即根据(n - 1) & hash算法发生了碰撞,再次分情况讨论;


      1.以链表的形式存入;


      2.如果碰撞导致链表过长(大于等于TREEIFY_THRESHOLD),就把链表转换成红黑树;


       
    • 最后,如果e不为空,将e添加到table中(e.value 被赋值为 putVal()中的参数 value);


       



     

代码如下:

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,

               boolean evict) {

    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

    //hashmap对象中 tabel属性为空--->第一次put---->resize()

    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)

        n = (tab = resize()).length;

    //发现tab[i] 没有值,直接存入即可

    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

    else {

        //tab[i]取到值了,莫慌,先定义下方2个变量

        Node<K,V> e; K k;

        //如果是 key 重复了  很简单,直接e = p

        if (p.hash == hash &&

            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

            e = p;

        // 该链为树

        else if (p instanceof TreeNode)

            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

        // 该链为链表

        else {

            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {

                if ((e = p.next) == null) {

                    p.next = newNode(hash, key, value, null);

                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st

                        treeifyBin(tab, hash);

                    break;

                }

                if (e.hash == hash &&

                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

                    break;

                p = e;

            }

        }

        //几种情况都处理,可以添加元素 了

        if (e != null) { // existing mapping for key

            V oldValue = e.value;

            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)

                e.value = value;

            afterNodeAccess(e);

            return oldValue;

        }

    }

    ++modCount;

    if (++size > threshold)

        resize();

    afterNodeInsertion(evict);

    return null;

}

get方法

public V get(Object key) {

    Node<K,V> e;

    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;

}



  •  
  • 还是先根据key获取hash值,其他没什么可说的,有值value,没有值返回null,直接进入getNode()


     
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {

    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;

    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&

        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {

        if (first.hash == hash && // always check first node

            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

            return first;

        if ((e = first.next) != null) {

            if (first instanceof TreeNode)

                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);

            do {

                if (e.hash == hash &&

                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

                    return e;

            } while ((e = e.next) != null);

        }

    }

    return null;

}



  •  
  • 不难发现,此方法明显没有putVal复杂,并且参数比较简单:一个int型的hash值,一个Object的key;


     
  • 先定义几个变量:
     



    •  
    • 1个Node的数组 tab,两个Node对象,first,e,一个int n,一个K k;


       



     
  • 进入方法的if判断,如果不走此if,直接返回null;
     



    •  
    • 判断了如下内容,并且用 && 连接(同时满足,并且有短路)


       
    • (tab = table) != null, 只要进行过 put 操作,即满足;


       
    • (n = tab.length) > 0,要求map集合中有元素(与上一个条件不同:先put再remove,此判断不成立);


       
    • (first = tab[(n - 1) & hash]) != null,还是与put时同样的计算索引方法,!=null 代表tab数组对应索引有元素;


       



     
  • 满足最外层的if后,再次需要分2种情况讨论;
     



    •  
    • 别找了 hash值也是first的hash值,传入的key也是那个key(==直接返回true,重写了 equal后 返回true也可以)


      此时,直接返回first即可;


       
    • 树中还是链表中?做出不同处理


      1.红黑树:直接调用getTreeNode(),不做深究


      2.链表:通过.next() 循环获取,知道找到满足条件的key为止


       



     
  • 最后,可以返回之前定义的 Node对象 e啦。


     

再来两张图,加深理解




  •  
  • 从结构实现来讲,HashMap是数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)实现的,如下如所示。





     
  • HashMap的put方法执行过程可以通过下图来理解。





     

本文参考:http://yikun.github.io/2015/04/01/Java-HashMap%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%8F%8A%E5%AE%9E%E7%8E%B0/


http://www.importnew.com/20386.html


转载:https://www.cnblogs.com/kangkaii/p/8473793.html

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转载自blog.csdn.net/abca999/article/details/89508759
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