2015年软件设计师复习：JavaHashMap分析基本结构
发布时间：2012/9/16 22:52:57 来源：城市网学院 编辑：admin
Java的HashMap非常的常用，本篇研究它的实现算法，最后希望计算出内存占用，性能的量化数据，然后得出什么时候使用HashMap，什么时候不能滥用的结论。
HashMap实际上是一个数组，数组里面的每个元素都是一个链表。每个元素在通过put方法放入HashMap中的时候，要按照如下步骤进行：1.根据该元素自身提供的hashcode计算出散列值，该散列值就是数组的下标2.将新元素放入该数组位置的链表中先来看一下数组的定义：[java]viewplaincopy/***Thetable，resizedasnecessary.LengthMUSTAlwaysbeapoweroftwo.*/transientEntry[]table；
这是一个数组，transient关键字告诉我们它不会参与序列化。既然是一个数组，总有数目上限，也就意味着如果存入HashMap的元素太多，导致数组大小不能够存放所有的链表的时候，数组大小必须要能够调整。所以首先来考察一下数组容量的相关算法。
第一，Entry是什么类型？
[java]viewplaincopystaticclassEntry<K，V>implementsMap.Entry<K，V>{finalKkey；Vvalue；Entry<K，V>next；finalinthash；
/***Createsnewentry.*/Entry（inth，Kk，Vv，Entry<K，V>n）{value=v；next=n；key=k；hash=h；}……
publicfinalbooleanequals（Objecto）{if（！（oinstanceofMap.Entry））
returnfalse；Map.Entrye=（Map.Entry）o；Objectk1=getKey（）；Objectk2=e.getKey（）；if（k1==k2||（k1！=null&&k1.equals（k2）））{Objectv1=getValue（）；Objectv2=e.getValue（）；if（v1==v2||（v1！=null&&v1.equals（v2）））
returntrue；}returnfalse；}
publicfinalinthashCode（）{return（key==null？0：key.hashCode（））^（value==null？0：value.hashCode（））；}……
这是一个HashMap类的内部静态类。实现了Map.Entry接口。接受两个模板参数K和V.key和hash一旦在构造函数中被初始化，就不可改变，并且由于有next的存在，Entry可以构成一个单向链表。
比较重要的是equals和hashCode方法。代码先列出来，后面再解释。
第二，初始容量的设定大多数都在下面的构造函数里面。用于指定的initialCapacity不准小于0，也不能超过最大值。并且最终的capicity必须是2的n次方。还有如果使用了无参数的构造函数，默认会创建一个拥有16个元素的数组。
[java]viewplaincopypublicHashMap（intinitialCapacity，floatloadFactor）{if（initialCapacity<0）
thrownewIllegalArgumentException（“Illegalinitialcapacity：”+initialCapacity）；if（initialCapacity>MAXIMUM_CAPACITY）
initialCapacity=MAXIMUM_CAPACITY；if（loadFactor<=0||Float.isNaN（loadFactor））
thrownewIllegalArgumentException（“Illegalloadfactor：”+loadFactor）；
//Findapowerof2>=initialCapacityintcapacity=1；while（capacity<initialCapacity）
capacity《=1；
this.loadFactor=loadFactor；threshold=（int）（capacity*loadFactor）；table=newEntry[capacity]；init（）；}
第三，什么时候应该调整数组的大小？
算法是这样，有一个变量size保存了实际数组已经使用了多少个元素，并且如果size的值达到了变量threshold的值，就必须扩充数组的容量。threshold=capicity*loadFactor.capicity是数组最大的容纳元素个数，loadFactor可以在构造函数中制定，否则采用默认值0.75f.capicity的最大值是1《30（也就是2的30次方，1073741824）。由此我们可以看到HashMap最多存放10亿多个链表。
第四，如何调整数组大小？
答案是2倍，很像C++里面的vector的分配策略。
[java]viewplaincopyvoidaddEntry（inthash，Kkey，Vvalue，intbucketIndex）{Entry<K，V>e=table[bucketIndex]；table[bucketIndex]=newEntry<K，V>（hash，key，value，e）；if（size++>=threshold）
resize（2*table.length）；}
第五，为什么数组大小必须是2的倍数？
在后面介绍散列值算法的时候会回答。
