剖析 Java Hashmap 源码
在 Java 的集合框架中,HashMap 是一颗璀璨的明珠。通过深入挖掘其源码,我们将揭开 HashMap 的神秘面纱,理解其底层原理、扩容机制和数据结构。
1. HashMap 源码导读
我们首先来看一段简单的代码,创建一个空的 HashMap:
import java.util.HashMap;
public class HashMapSource {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个空的 HashMap
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
}
}
2. HashMap 底层原理 - 数组与链表
HashMap 的底层结构是一个数组,每个数组元素是一个链表的头节点。当我们添加键值对时,首先计算键的哈希码,然后通过哈希码找到对应的数组索引。如果发生哈希冲突,即不同键的哈希码映射到同一个索引,就在该索引处形成一个链表。这就是链表法处理碰撞的方式。
下面是一个简化的示例,演示了如何计算哈希码和确定数组索引:
import java.util.HashMap;
public class HashingExample {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
// 计算键 "Alice" 的哈希码
int hash = "Alice".hashCode();
// 根据哈希码确定数组索引
int index = hash & (map.size() - 1);
System.out.println("键 \"Alice\" 的哈希码: " + hash);
System.out.println("对应的数组索引: " + index);
}
}
3. 扩容机制 - Ensuring Capacity
HashMap 在扩容时,会将数组的长度翻倍,并重新计算每个元素的索引。这一过程在 resize()
方法中实现。我们看一下简化版本的代码:
import java.util.HashMap;
public class ResizeExample {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(16);
// 添加键值对,触发扩容
map.put("Alice", 95);
map.put("Bob", 87);
map.put("Charlie", 92);
}
}
在这个例子中,初始容量为 16,当添加第四个键值对时,触发了扩容操作。
4. 数据结构 - Node 类的奥秘
HashMap 的每个键值对都存储在一个 Node
类的实例中。这个类有 hash
、key
、value
和 next
四个字段,用于保存哈希码、键、值以及下一个节点的引用。以下是一个简化的 Node
类:
class Node<K, V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K, V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
}
结语
通过深入分析 HashMap 的源码,我们揭示了其底层原理、扩容机制和数据结构。每一行代码都是如何促使 HashMap 这个数据结构在 Java 编程中大放异彩的关键。愿你对 HashMap 有了更深层次的理解,编码的路上更加得心应手!
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