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Java源碼角度分析HashMap用法

發(fā)布時(shí)間:2020-09-18 01:59:15 來源:腳本之家 閱讀:182 作者:Leesire 欄目:編程語言

—HashMap—

優(yōu)點(diǎn):超級快速的查詢速度,時(shí)間復(fù)雜度可以達(dá)到O(1)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非HashMap莫屬。動態(tài)的可變長存儲數(shù)據(jù)(相對于數(shù)組而言)。

缺點(diǎn):需要額外計(jì)算一次hash值,如果處理不當(dāng)會占用額外的空間。

—HashMap如何使用—

平時(shí)我們使用hashmap如下

Map<Integer,String> maps=new HashMap<Integer,String>();   
maps.put(1, "a");   
maps.put(2, "b");

上面代碼新建了一個(gè)HashMap并且插入了兩個(gè)數(shù)據(jù),這里不接受基本數(shù)據(jù)類型來做K,V

如果這么寫的話,就會出問題了:

Map<int,double> maps=new HashMap<int,double>();

我們?yōu)槭裁匆@樣使用呢?請看源碼:

public class HashMap<K,V>  
  extends AbstractMap<K,V>  
  implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable 

這是HashMap實(shí)現(xiàn)類的定義。

—HashMap是一個(gè)動態(tài)變長的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—

在使用HashMap的時(shí)候,為了提高執(zhí)行效率,我們往往會設(shè)置HashMap初始化容量:

Map<String,String> rm=new HashMap<String,String>(2)

或者使用guava的工具類Maps,可以很方便的創(chuàng)建一個(gè)集合,并且,帶上合適的大小初始化值。

Map<String, Object> map = Maps.newHashMapWithExpectedSize(7);

那么為什么要這樣使用呢?我們來看他們的源碼構(gòu)造函數(shù)。

未帶參的構(gòu)造函數(shù):

public HashMap() {   
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;   
    threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);   
    table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];   
    init();   
  } 

public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
init();
}

/** 
   * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial 
   * capacity and the default load factor (0.75). 
   * 
   * @param initialCapacity the initial capacity. 
   * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative. 
   */ 
  public HashMap(int initialCapacity) { 
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); 
  }

名詞解釋:

DEFAULT_LOAD_FACTOR  //默認(rèn)加載因子,如果不制定的話是0.75  
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY //默認(rèn)初始化容量,默認(rèn)是16  
threshold //閾(yu)值 根據(jù)加載因子和初始化容量計(jì)算得出 ,<span microsoft yahei";">threshold表示當(dāng)HashMap的size大于threshold時(shí)會執(zhí)行resize操作。

因此我們知道了,如果我們調(diào)用無參數(shù)的構(gòu)造方法的話,我們將得到一個(gè)16容量的數(shù)組。

所以問題就來了:如果初始容量不夠怎么辦?

數(shù)組是定長的,如何用一個(gè)定長的數(shù)據(jù)來表示一個(gè)不定長的數(shù)據(jù)呢,答案就是找一個(gè)更長的,但是在resize的時(shí)候是很降低效率的。所以我們建議HashMap的初始化的時(shí)候要給一個(gè)靠譜的容量大小。

—HashMap的Put方法—

public V put(K key, V value) {  
    if (key == null) //鍵為空的情況,HashMap和HashTable的一個(gè)區(qū)別  
      return putForNullKey(value);  
    int hash = hash(key.hashCode()); //根據(jù)鍵的hashCode算出hash值  
    int i = indexFor(hash, table.length); //根據(jù)hash值算出究竟該放入哪個(gè)數(shù)組下標(biāo)中  
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//整個(gè)for循環(huán)實(shí)現(xiàn)了如果存在K那么就替換V  
      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++;//計(jì)數(shù)器  
    addEntry(hash, key, value, i); //添加到數(shù)組中  
    return null;  
  }

如果插入的數(shù)據(jù)超過現(xiàn)有容量就會執(zhí)行

addEntry(hash, key, value, i);
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {   
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];   
    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);   
    if (size++ >= threshold)   
     <span ><strong> resize(2 * table.length);
}

這里顯示了如果當(dāng)前 size++ >threshold 的話那么就會擴(kuò)展當(dāng)前的size的兩倍,執(zhí)行resize(2*table.length),那么他們是如何擴(kuò)展的呢?

void resize(int newCapacity) {   
    Entry[] oldTable = table;   
    int oldCapacity = oldTable.length;   
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {   
      threshold = Integer.MAX_VALUE;   
      return;   
    }   
  
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; <span >new 一個(gè)新的數(shù)組,</span> 
    <strong> <span >transfer(newTable);</span> </strong> //將就數(shù)組轉(zhuǎn)移到新的數(shù)組中 
    table = newTable;   
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);  //重新計(jì)算容量 
  }

對于轉(zhuǎn)移數(shù)組transfer是如何轉(zhuǎn)移的呢?

void transfer(Entry[] newTable) {   
    Entry[] src = table;   
    int newCapacity = newTable.length;   
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {   
      Entry<K,V> e = src[j];   
      if (e != null) {   
        src[j] = null;   
        do {   
          Entry<K,V> next = e.next;   
          int i = <strong><span >indexFor(e.hash, newCapacity);  //根據(jù)hash值個(gè)容量重新計(jì)算下標(biāo)</span></strong> 
          e.next = newTable[i];   
          newTable[i] = e;   
          e = next;   
        } while (e != null);   
      }   
    }   
  } 

—hashmap擴(kuò)容額外執(zhí)行次數(shù)—

因此如果我們要添加一個(gè)1000個(gè)元素的hashMap,如果我們用默認(rèn)值那么我么需要額外的計(jì)算多少次呢

當(dāng)大于16*0.75=12的時(shí)候,需要從新計(jì)算12次

當(dāng)大于16*2*0.75=24的時(shí)候,需要額外計(jì)算24次

……

當(dāng)大于16*n*0.75=768的時(shí)候,需要額外計(jì)算768次

所以我們總共在擴(kuò)充過程中額外計(jì)算12+24+48+……+768次

因此強(qiáng)力建議我們在項(xiàng)目中如果知道范圍的情況下,我們應(yīng)該手動指定初始大小像這樣:

Map<Integer,String> maps=new HashMap<Integer,String>(1000);

總結(jié):這就是為什么當(dāng)hashmap使用過程中如果超出 初始容量后他的執(zhí)行效率嚴(yán)重下降的原因。

以上就是本文關(guān)于Java源碼角度分析HashMap用法的全部內(nèi)容,希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站其他相關(guān)專題,如有不足之處,歡迎留言指出。感謝朋友們對本站的支持!

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