前言
今天來介紹下HashMap，之前的List，講了ArrayList、LinkedList，就前兩者而言，反映的是兩種思想：
- ArrayList以數組形式實現，順序插入、查找快，插入、刪除較慢
- LinkedList以鏈表形式實現，順序插入、查找較慢，插入、刪除方便
那麼是否有一種數據結構能夠結合上面兩種的優點呢？有，答案就是HashMap。它是基於哈希表的 Map 接口的實現，以key-value的形式存在。
構造圖如下:
藍色線條：繼承
綠色線條：接口實現
正文
要理解HashMap， 就必須要知道了解其底層的實現， 而底層實現裏最重要的就是它的數據結構了，HashMap實際上是一個“鏈表散列”的數據結構，即數組和鏈表的結合體。
在分析要理解HashMap源碼前有必要對hashcode進行說明。
以下是關於HashCode的官方文檔定義：
hashcode方法返回該對象的哈希碼值。支持該方法是爲哈希表提供一些優點，例如，java.util.Hashtable 提供的哈希表。
hashCode 的常規協定是：
在 Java 應用程序執行期間，在同一對象上多次調用 hashCode 方法時，必須一致地返回相同的整數，前提是對象上 equals 比較中所用的信息沒有被修改。從某一應用程序的一次執行到同一應用程序的另一次執行，該整數無需保持一致。如果根據 equals(Object) 方法，兩個對象是相等的，那麼在兩個對象中的每個對象上調用 hashCode 方法都必須生成相同的整數結果。
以下情況不 是必需的：如果根據 equals(java.lang.Object) 方法，兩個對象不相等，那麼在兩個對象中的任一對象上調用 hashCode 方法必定會生成不同的整數結果。但是，程序員應該知道，爲不相等的對象生成不同整數結果可以提高哈希表的性能。
實際上，由 Object 類定義的 hashCode 方法確實會針對不同的對象返回不同的整數。（這一般是通過將該對象的內部地址轉換成一個整數來實現的，但是 JavaTM 編程語言不需要這種實現技巧。）
當equals方法被重寫時，通常有必要重寫 hashCode 方法，以維護 hashCode 方法的常規協定，該協定聲明相等對象必須具有相等的哈希碼。
以上這段官方文檔的定義，我們可以抽出成以下幾個關鍵點：
-
hashCode的存在主要是用於查找的快捷性，如Hashtable，HashMap等，hashCode是用來在散列存儲結構中確定對象的存儲地址的；
-
如果兩個對象相同，就是適用於equals(java.lang.Object) 方法，那麼這兩個對象的hashCode一定要相同；
-
如果對象的equals方法被重寫，那麼對象的hashCode也儘量重寫，並且產生hashCode使用的對象，一定要和equals方法中使用的一致，否則就會違反上面提到的第2點；
-
兩個對象的hashCode相同，並不一定表示兩個對象就相同，也就是不一定適用於equals(java.lang.Object) 方法，只能夠說明這兩個對象在散列存儲結構中，如Hashtable，他們“存放在同一個籃子裏”。
再歸納一下就是hashCode是用於查找使用的，而equals是用於比較兩個對象的是否相等的。以下這段話是從別人帖子回覆拷貝過來的：
1.hashcode是用來查找的，如果你學過數據結構就應該知道，在查找和排序這一章有
例如內存中有這樣的位置
0 1 2 3 4 5 6 7
而我有個類，這個類有個字段叫ID,我要把這個類存放在以上8個位置之一，如果不用hashcode而任意存放，那麼當查找時就需要到這八個位置裏挨個去找，或者用二分法一類的算法。
但如果用hashcode那就會使效率提高很多。
我們這個類中有個字段叫ID,那麼我們就定義我們的hashcode爲ID％8，然後把我們的類存放在取得得餘數那個位置。比如我們的ID爲9，9除8的餘數爲1，那麼我們就把該類存在1這個位置，如果ID是13，求得的餘數是5，那麼我們就把該類放在5這個位置。這樣，以後在查找該類時就可以通過ID除 8求餘數直接找到存放的位置了。2.但是如果兩個類有相同的hashcode怎麼辦那（我們假設上面的類的ID不是唯一的），例如9除以8和17除以8的餘數都是1，那麼這是不是合法的，回答是：可以這樣。那麼如何判斷呢？在這個時候就需要定義 equals了。
也就是說，我們先通過 hashcode來判斷兩個類是否存放某個桶裏，但這個桶裏可能有很多類，那麼我們就需要再通過 equals 來在這個桶裏找到我們要的類。
那麼。重寫了equals()，爲什麼還要重寫hashCode()呢？
想想，你要在一個桶裏找東西，你必須先要找到這個桶啊，你不通過重寫hashcode()來找到桶，光重寫equals()有什麼用啊
HashMap簡介
HashMap定義
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, SerializableHashMap 是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。
HashMap繼承於AbstractMap，實現了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
HashMap 的實現不是同步的，這意味着它不是線程安全的。它的key、value都可以爲null。此外，HashMap中的映射不是有序的。
HashMap屬性
// 默認初始容量爲16，必須爲2的n次冪
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
// 最大容量爲2的30次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默認加載因子爲0.75f
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// Entry數組，長度必須爲2的n次冪
transient Entry[] table;
// 已存儲元素的數量
transient int size ;
// 下次擴容的臨界值，size>=threshold就會擴容，threshold等於capacity*load factor
int threshold;
// 加載因子
final float loadFactor ;HashMap是通過"拉鍊法"實現的哈希表。它包括幾個重要的成員變量：table, size, threshold, loadFactor, modCount。
- table是一個Entry[]數組類型，而Entry實際上就是一個單向鏈表。哈希表的"key-value鍵值對"都是存儲在Entry數組中的。
- size是HashMap的大小，它是HashMap保存的鍵值對的數量。
- threshold是HashMap的閾值，用於判斷是否需要調整HashMap的容量。threshold的值="容量*加載因子"，當HashMap中存儲數據的數量達到threshold時，就需要將HashMap的容量加倍。
- loadFactor就是加載因子。
- modCount是用來實現fail-fast機制的。
可以看出HashMap底層是用Entry數組存儲數據，同時定義了初始容量，最大容量，加載因子等參數，至於爲什麼容量必須是2的冪，加載因子又是什麼，下面再說，先來看一下Entry的定義。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key ;
V value;
Entry<K,V> next; // 指向下一個節點
final int hash;
Entry( int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
value = v;
next = n;
key = k;
hash = h;
}
public final K getKey() {
return key ;
}
public final V getValue() {
return value ;
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
Object k1 = getKey();
Object k2 = e.getKey();
if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
Object v1 = getValue();
Object v2 = e.getValue();
if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
return true;
}
return false;
}
public final int hashCode() {
return (key ==null ? 0 : key.hashCode()) ^
( value==null ? 0 : value.hashCode());
}
public final String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
// 當向HashMap中添加元素的時候調用這個方法，這裏沒有實現是供子類回調用
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
}
// 當從HashMap中刪除元素的時候調動這個方法 ，這裏沒有實現是供子類回調用
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
}
}Entry是HashMap的內部類，它繼承了Map中的Entry接口，它定義了鍵(key)，值(value)，和下一個節點的引用(next)，以及hash值。很明確的可以看出Entry是什麼結構，它是單線鏈表的一個節點。也就是說HashMap的底層結構是一個數組，而數組的元素是一個單向鏈表。
爲什麼會有這樣的設計？之前介紹的List中查詢時需要遍歷所有的數組，爲了解決這個問題HashMap採用hash算法將key散列爲一個int值，這個int值對應到數組的下標，再做查詢操作的時候，拿到key的散列值，根據數組下標就能直接找到存儲在數組的元素。但是由於hash可能會出現相同的散列值，爲了解決衝突，HashMap採用將相同的散列值存儲到一個鏈表中，也就是說在一個鏈表中的元素他們的散列值絕對是相同的。找到數組下標取出鏈表，再遍歷鏈表是不是比遍歷整個數組效率好的多呢？
我們來看一下HashMap的具體實現。
HashMap構造函數
/**
* 構造一個指定初始容量和加載因子的HashMap
*/
public HashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {
// 初始容量和加載因子合法校驗
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);
// Find a power of 2 >= initialCapacity
// 確保容量爲2的n次冪，是capacity爲大於initialCapacity的最小的2的n次冪
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
// 賦值加載因子
this.loadFactor = loadFactor;
// 賦值擴容臨界值
threshold = (int)(capacity * loadFactor);
// 初始化hash表
table = new Entry[capacity];
init();
}
/**
* 構造一個指定初始容量的HashMap
*/
public HashMap( int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 構造一個使用默認初始容量(16)和默認加載因子(0.75)的HashMap
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
init();
}
/**
* 構造一個指定map的HashMap，所創建HashMap使用默認加載因子(0.75)和足以容納指定map的初始容量。
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
// 確保最小初始容量爲16，並保證可以容納指定map
this(Math.max(( int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY ), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
putAllForCreate(m);
}HashMap提供了四個構造函數：
- HashMap()：構造一個具有默認初始容量 (16) 和默認加載因子 (0.75) 的空 HashMap。
- HashMap(int initialCapacity)：構造一個帶指定初始容量和默認加載因子 (0.75) 的空 HashMap。
- HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：構造一個帶指定初始容量和加載因子的空 HashMap。
- public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)：包含“子Map”的構造函數
在這裏提到了兩個參數：初始容量，加載因子。這兩個參數是影響HashMap性能的重要參數，其中容量表示哈希表中桶的數量，初始容量是創建哈希表時的容量，加載因子是哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種尺度，它衡量的是一個散列表的空間的使用程度，負載因子越大表示散列表的裝填程度越高，反之愈小。對於使用鏈表法的散列表來說，查找一個元素的平均時間是O(1+a)，因此如果負載因子越大，對空間的利用更充分，然而後果是查找效率的降低；如果負載因子太小，那麼散列表的數據將過於稀疏，對空間造成嚴重浪費。系統默認負載因子爲0.75，一般情況下我們是無需修改的。
API方法摘要
HashMap源碼解析(基於JDK1.6.0_45)
put方法
HashMap會對null值key進行特殊處理，總是放到table[0]位置
put過程是先計算hash然後通過hash與table.length取摸計算index值，然後將key放到table[index]位置，當table[index]已存在其它元素時，會在table[index]位置形成一個鏈表，將新添加的元素放在table[index]，原來的元素通過Entry的next進行鏈接，這樣以鏈表形式解決hash衝突問題，當元素數量達到臨界值(capactiyfactor)時，則進行擴容，是table數組長度變爲table.length2
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value); //處理null值
int hash = hash(key.hashCode());//計算hash
int i = indexFor(hash, table.length);//計算在數組中的存儲位置
//遍歷table[i]位置的鏈表，查找相同的key，若找到則使用新的value替換掉原來的oldValue並返回oldValue
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;
}
}
//若沒有在table[i]位置找到相同的key，則添加key到table[i]位置，新的元素總是在table[i]位置的第一個元素，原來的元素後移
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
private V putForNullKey(V value) {
// 取出數組第1個位置（下標等於0）的節點，如果存在則覆蓋不存在則新增，和上面的put一樣不多講，
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++;
// 如果key等於null，則hash值等於0
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//添加key到table[bucketIndex]位置，新的元素總是在table[bucketIndex]的第一個元素，原來的元素後移
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
//判斷元素個數是否達到了臨界值，若已達到臨界值則擴容，table長度翻倍
if (size++ >= threshold)
resize(2 * table.length);
}get方法
同樣當key爲null時會進行特殊處理，在table[0]的鏈表上查找key爲null的元素
get的過程是先計算hash然後通過hash與table.length取摸計算index值，然後遍歷table[index]上的鏈表，直到找到key，然後返回
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();//處理null值
int hash = hash(key.hashCode());//計算hash
//在table[index]遍歷查找key，若找到則返回value，找不到返回null
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.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
}remove方法
remove方法和put get類似，計算hash，計算index，然後遍歷查找，將找到的元素從table[index]鏈表移除
/**
* 根據key刪除元素
*/
public V remove(Object key) {
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e. value);
}
/**
* 根據key刪除鏈表節點
*/
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
// 計算key的hash值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
// 根據hash值計算key在數組的索引位置
int i = indexFor(hash, table.length );
// 找到該索引出的第一個節點
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
// 遍歷鏈表（從鏈表第一個節點開始next），找出相同的key，
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e. next;
Object k;
// 如果hash值和key都相等，則認爲相等
if (e.hash == hash &&
((k = e. key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
// 修改版本+1
modCount++;
// 計數器減1
size--;
// 如果第一個就是要刪除的節點（第一個節點沒有上一個節點，所以要分開判斷）
if (prev == e)
// 則將下一個節點放到table[i]位置（要刪除的節點被覆蓋）
table[i] = next;
else
// 否則將上一個節點的next指向當要刪除節點下一個（要刪除節點被忽略，沒有指向了）
prev. next = next;
e.recordRemoval( this);
// 返回刪除的節點內容
return e;
}
// 保存當前節點爲下次循環的上一個節點
prev = e;
// 下次循環
e = next;
}
return e;
}clear()方法
clear方法非常簡單，就是遍歷table然後把每個位置置爲null，同時修改元素個數爲0
需要注意的是clear方法只會清楚裏面的元素，並不會重置capactiy
public void clear() {
modCount++;
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length; i++)
tab[i] = null;
size = 0;
}resize方法
resize方法在hashmap中並沒有公開，這個方法實現了非常重要的hashmap擴容，具體過程爲：先創建一個容量爲table.length2的新table，修改臨界值，然後把table裏面元素計算hash值並使用hash與table.length2重新計算index放入到新的table裏面
這裏需要注意下是用每個元素的hash全部重新計算index，而不是簡單的把原table對應index位置元素簡單的移動到新table對應位置
void resize( int newCapacity) {
// 當前數組
Entry[] oldTable = table;
// 當前數組容量
int oldCapacity = oldTable.length ;
// 如果當前數組已經是默認最大容量MAXIMUM_CAPACITY ，則將臨界值改爲Integer.MAX_VALUE 返回
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
// 使用新的容量創建一個新的鏈表數組
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
// 將當前數組中的元素都移動到新數組中
transfer(newTable);
// 將當前數組指向新創建的數組
table = newTable;
// 重新計算臨界值
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable) {
// 當前數組
Entry[] src = table;
// 新數組長度
int newCapacity = newTable.length ;
// 遍歷當前數組的元素，重新計算每個元素所在數組位置
for (int j = 0; j < src. length; j++) {
// 取出數組中的鏈表第一個節點
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
// 將舊鏈表位置置空
src[j] = null;
// 循環鏈表，挨個將每個節點插入到新的數組位置中
do {
// 取出鏈表中的當前節點的下一個節點
Entry<K,V> next = e. next;
// 重新計算該鏈表在數組中的索引位置
int i = indexFor(e. hash, newCapacity);
// 將下一個節點指向newTable[i]
e. next = newTable[i];
// 將當前節點放置在newTable[i]位置
newTable[i] = e;
// 下一次循環
e = next;
} while (e != null);
}
}
}transfer方法中，由於數組的容量已經變大，也就導致hash算法indexFor已經發生變化，原先在一個鏈表中的元素，在新的hash下可能會產生不同的散列值，so所有元素都要重新計算後安頓一番。注意在do while循環的過程中，每次循環都是將下個節點指向newTable[i] ，是因爲如果有相同的散列值i，上個節點已經放置在newTable[i]位置，這裏還是下一個節點的next指向上一個節點（不知道這裏是否能理解，畫個圖理解下吧）。
Map中的元素越多，hash衝突的機率也就越大，數組長度是固定的，所以導致鏈表越來越長，那麼查詢的效率當然也就越低下了。還記不記得同時數組容器的ArrayList怎麼做的，擴容！而HashMap的擴容resize，需要將所有的元素重新計算後，一個個重新排列到新的數組中去，這是非常低效的，和ArrayList一樣，在可以預知容量大小的情況下，提前預設容量會減少HashMap的擴容，提高性能。
再來看看加載因子的作用，如果加載因子越大，數組填充的越滿，這樣可以有效的利用空間，但是有一個弊端就是可能會導致衝突的加大，鏈表過長，反過來卻又會造成內存空間的浪費。所以只能需要在空間和時間中找一個平衡點，那就是設置有效的加載因子。我們知道，很多時候爲了提高查詢效率的做法都是犧牲空間換取時間，到底該怎麼取捨，那就要具體分析了。
containsKey方法
containsKey方法是先計算hash然後使用hash和table.length取摸得到index值，遍歷table[index]元素查找是否包含key相同的值
public boolean containsKey(Object key) {
return getEntry(key) != null;
}
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
// 獲取哈希值
// HashMap將“key爲null”的元素存儲在table[0]位置，“key不爲null”的則調用hash()計算哈希值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
// 在“該hash值對應的鏈表”上查找“鍵值等於key”的元素
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;
}getEntry() 的作用就是返回“鍵爲key”的鍵值對，它的實現源碼中已經進行了說明。
這裏需要強調的是：HashMap將“key爲null”的元素都放在table的位置0處，即table[0]中；“key不爲null”的放在table的其餘位置！
containsValue方法
containsValue方法就比較粗暴了，就是直接遍歷所有元素直到找到value，由此可見HashMap的containsValue方法本質上和普通數組和list的contains方法沒什麼區別，你別指望它會像containsKey那麼高效
public boolean containsValue(Object value) {
// 若“value爲null”，則調用containsNullValue()查找
if (value == null)
return containsNullValue();
// 若“value不爲null”，則查找HashMap中是否有值爲value的節點。
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (value.equals(e.value))
return true;
return false;
}containsNullValue() 的作用判斷HashMap中是否包含“值爲null”的元素。
private boolean containsNullValue() {
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (e.value == null)
return true;
return false;
}entrySet()、values()、keySet()方法
它們3個的原理類似，這裏以entrySet()爲例來說明。
entrySet()的作用是返回“HashMap中所有Entry的集合”，它是一個集合。實現代碼如下：
// 返回“HashMap的Entry集合”
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
return entrySet0();
}
// 返回“HashMap的Entry集合”，它實際是返回一個EntrySet對象
private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {
Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
}
// EntrySet對應的集合
// EntrySet繼承於AbstractSet，說明該集合中沒有重複的EntrySet。
private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return newEntryIterator();
}
public boolean contains(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;
Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());
return candidate != null && candidate.equals(e);
}
public boolean remove(Object o) {
return removeMapping(o) != null;
}
public int size() {
return size;
}
public void clear() {
HashMap.this.clear();
}
}HashMap是通過拉鍊法實現的散列表。表現在HashMap包括許多的Entry，而每一個Entry本質上又是一個單向鏈表。那麼HashMap遍歷key-value鍵值對的時候，是如何逐個去遍歷的呢？
下面我們就看看HashMap是如何通過entrySet()遍歷的。
entrySet()實際上是通過newEntryIterator()實現的。 下面我們看看它的代碼：
// 返回一個“entry迭代器”
Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() {
return new EntryIterator();
}
// Entry的迭代器
private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}
// HashIterator是HashMap迭代器的抽象出來的父類，實現了公共了函數。
// 它包含“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3個子類。
private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {
// 下一個元素
Entry<K,V> next;
// expectedModCount用於實現fast-fail機制。
int expectedModCount;
// 當前索引
int index;
// 當前元素
Entry<K,V> current;
HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
if (size > 0) { // advance to first entry
Entry[] t = table;
// 將next指向table中第一個不爲null的元素。
// 這裏利用了index的初始值爲0，從0開始依次向後遍歷，直到找到不爲null的元素就退出循環。
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
;
}
}
public final boolean hasNext() {
return next != null;
}
// 獲取下一個元素
final Entry<K,V> nextEntry() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
Entry<K,V> e = next;
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
// 注意！！！
// 一個Entry就是一個單向鏈表
// 若該Entry的下一個節點不爲空，就將next指向下一個節點;
// 否則，將next指向下一個鏈表(也是下一個Entry)的不爲null的節點。
if ((next = e.next) == null) {
Entry[] t = table;
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
;
}
current = e;
return e;
}
// 刪除當前元素
public void remove() {
if (current == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
Object k = current.key;
current = null;
HashMap.this.removeEntryForKey(k);
expectedModCount = modCount;
}
}當我們通過entrySet()獲取到的Iterator的next()方法去遍歷HashMap時，實際上調用的是 nextEntry() 。而nextEntry()的實現方式，先遍歷Entry(根據Entry在table中的序號，從小到大的遍歷)；然後對每個Entry(即每個單向鏈表)，逐個遍歷。
hash和indexFor
indexFor中的h & (length-1)就相當於h%length，用於計算index也就是在table數組中的下標
hash方法是對hashcode進行二次散列，以獲得更好的散列值
爲了更好理解這裏我們可以把這兩個方法簡化爲 int index= key.hashCode()/table.length,以put中的方法爲例可以這樣替換
int hash = hash(key.hashCode());//計算hash
int i = indexFor(hash, table.length);//計算在數組中的存儲位置
//上面這兩行可以這樣簡化
int i = key.key.hashCode()%table.length;static int hash(int h) {
// 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);
}
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}HashMap示例
下面通過一個實例學習如何使用HashMap
public class MapDemo02 {
public static void main(String[] args) {
Map m=new HashMap();
System.out.println("添加put方法：(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d')");
m.put("1","a");
m.put("2","b");
m.put("3","c");
m.put("4","d");
System.out.println("打印添加後的map"+m);
System.out.println("刪除第四個4元素");
m.remove("4");
System.out.println("打印map"+m);
// containsKey(Object key) :是否包含鍵key
System.out.println("contains key 1 : "+m.containsKey("1"));
// containsValue(Object value) :是否包含值value
System.out.println("contains value a : "+m.containsValue("a"));
// 通過Iterator遍歷key-value
Iterator iterator = m.entrySet().iterator();
while(iterator.hasNext()){
Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator.next();
System.out.println("next : "+ entry.getKey() +" - "+entry.getValue());
}
// clear() ： 清空HashMap
m.clear();
// isEmpty() : HashMap是否爲空
System.out.println((m.isEmpty()?"map is empty":"map is not empty") );
}
}輸出：
添加put方法：(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d')
打印添加後的map{3=c, 2=b, 1=a, 4=d}
刪除第四個4元素
打印map{3=c, 2=b, 1=a}
contains key 1 : true
contains value a : true
next : 3 - c
next : 2 - b
next : 1 - a
map is empty總結
HashMap和Hashtable的區別
- 兩者最主要的區別在於Hashtable是線程安全，而HashMap則非線程安全
Hashtable的實現方法裏面都添加了synchronized關鍵字來確保線程同步，因此相對而言HashMap性能會高一些，我們平時使用時若無特殊需求建議使用HashMap，在多線程環境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法來獲取一個線程安全的集合（Collections.synchronizedMap()實現原理是Collections定義了一個SynchronizedMap的內部類，這個類實現了Map接口，在調用方法時使用synchronized來保證線程同步,當然了實際上操作的還是我們傳入的HashMap實例，簡單的說就是Collections.synchronizedMap()方法幫我們在操作HashMap時自動添加了synchronized來實現線程同步，類似的其它Collections.synchronizedXX方法也是類似原理） - HashMap可以使用null作爲key，而Hashtable則不允許null作爲key
雖說HashMap支持null值作爲key，不過建議還是儘量避免這樣使用，因爲一旦不小心使用了，若因此引發一些問題，排查起來很是費事
HashMap以null作爲key時，總是存儲在table數組的第一個節點上 - HashMap是對Map接口的實現，HashTable實現了Map接口和Dictionary抽象類
- HashMap的初始容量爲16，Hashtable初始容量爲11，兩者的填充因子默認都是0.75
HashMap擴容時是當前容量翻倍即:capacity2，Hashtable擴容時是容量翻倍+1即:capacity2+1 - HashMap和Hashtable的底層實現都是數組+鏈表結構實現
-
兩者計算hash的方法不同
Hashtable計算hash是直接使用key的hashcode對table數組的長度直接進行取模int hash = key.hashCode(); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;HashMap計算hash對key的hashcode進行了二次hash，以獲得更好的散列值，然後對table數組長度取摸
static int hash(int h) { // 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); } static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }
參考
該文爲本人學習的筆記，方便以後自己跳槽前複習。參考網上各大帖子，取其精華整合自己的理解而成。集合框架源碼面試經常會問，所以解讀源碼十分必要,希望對你有用。
java提高篇（二三）-----HashMap
Java 集合系列10之 HashMap詳細介紹(源碼解析)和使用示例
深入Java集合學習系列：HashMap的實現原理
給jdk寫註釋系列之jdk1.6容器(4)-HashMap源碼解析
深入Java集合學習系列：HashMap的實現原理
整理的集合框架思維導圖
個人整理的Java集合框架思維導圖，動態維護。導出的圖片無法查看備註的一些信息，所以需要源文件的童鞋可以關注我個人主頁上的公衆號，回覆Java集合框架即可獲取源文件。
一直覺得自己寫的不是技術，而是情懷，一篇篇文章是自己這一路走來的痕跡。靠專業技能的成功是最具可複製性的，希望我的這條路能讓你少走彎路，希望我能幫你抹去知識的蒙塵，希望我能幫你理清知識的脈絡，希望未來技術之巔上有你也有我。
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