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          「vue基礎(chǔ)」Vue相關(guān)構(gòu)建工具和基礎(chǔ)插件簡介

          「vue基礎(chǔ)」Vue相關(guān)構(gòu)建工具和基礎(chǔ)插件簡介

          系列上一篇文章「vue基礎(chǔ)」新手快速入門篇(一),我們通過引入JS的文件,快速的了解了Vue的基礎(chǔ)語法和簡單用法,本篇文章筆者將帶著大家繼續(xù)學(xué)習(xí),如何使用工程化工具構(gòu)建Vue項(xiàng)目。

          像其他框架一樣,Vue 的生態(tài)也有很多一系列的工具,通過工具,可以快速幫我們構(gòu)建項(xiàng)目、發(fā)布項(xiàng)目、部署打包等,方便我們調(diào)試,避免不必要的Bug等。本篇文章我將重點(diǎn)介紹下構(gòu)建工具和調(diào)試用的瀏覽器插件,這兩款工具都有相關(guān)的官方工具,因此推薦大家進(jìn)行使用。

          為什么使用構(gòu)建工具

          雖然我們可以通過引入 CDN JS 的方式快速構(gòu)建項(xiàng)目,這種方式只適合你剛接觸 Vue ,方便你快速上手學(xué)習(xí)Vue而已。但是我們還是需要一款現(xiàn)代化、模塊化、高效的工具在實(shí)際的項(xiàng)目的開發(fā)中幫助提高開發(fā)效率。

          擁有良好的構(gòu)建工具為我們的開發(fā)工作帶來了便捷,不僅如此,它確保了過程的可靠性、避免了重復(fù)性、減少人為犯錯(cuò)的機(jī)會(huì)。接下來讓我們一起簡單的了解下構(gòu)建工具的核心特點(diǎn)。

          使用 JavaScript 新特性

          使用新的語法和功能(ES6+),讓我們的代碼更加簡潔,可讀性會(huì)更好,即使現(xiàn)代瀏覽器都支持ES2015,但是你的項(xiàng)目很有可能需要兼容低版本的瀏覽器,比如政府醫(yī)院的項(xiàng)目,還有相當(dāng)多的機(jī)器使用 windows XP。

          通過添加 Babel 到我們的構(gòu)建工具中,就能很輕松的將 ES6+ 這些語法編譯成舊瀏覽器支持 JavaScript 語法。不僅如此,大家應(yīng)該都比較清楚,ECMAScript 幾乎每年都會(huì)發(fā)布新版本,估計(jì)現(xiàn)在都到10了,通過構(gòu)建工具的引用,我們可以與時(shí)俱進(jìn)的使用更多的新語法特性。

          保證代碼質(zhì)量

          ESLint 是一個(gè)可配置的 JavaScript 語法規(guī)則和代碼風(fēng)格的檢查工具。ESLint 能夠輔助你輕松寫出高質(zhì)量的 JavaScript 代碼。甚至還有ESLint的官方Vue插件eslint-plugin-vue,它將幫助你生成符合最佳實(shí)踐的高質(zhì)量代碼。

          組件單文件化

          引入構(gòu)建工具的好處就是,你可以在應(yīng)用程序里使用單文件組件(Vue’s single-file components,簡稱SFC)。SFC 的好處就是將代碼、樣式、模板組合在一起進(jìn)行集中編寫。將邏輯和UI放在一起的好處,由于所有相關(guān)內(nèi)容都集中放在一起,便于維護(hù),由于每個(gè)組件又是獨(dú)立的,因此重用性更好。如下段代碼所示:

          工具中的 vue-loader webpack 插件,將標(biāo)簽內(nèi)的HTML代碼編譯成JavaScript代碼,和組件內(nèi)的JavaScript代碼一起打包到應(yīng)用程序中。

          壓縮版本的JS,體積更小

          經(jīng)過構(gòu)建工具壓縮后,編譯后的JS文件體積更小,這就意味著用戶打開網(wǎng)站的速度會(huì)更快,用戶的體驗(yàn)就會(huì)更好。

          Vue CLI

          Vue CLI 致力于將 Vue 生態(tài)中的工具基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化。它確保了各種構(gòu)建工具能夠基于智能的默認(rèn)配置即可平穩(wěn)銜接,這樣你可以專注在撰寫應(yīng)用上,而不必花好幾天去糾結(jié)配置的問題。與此同時(shí),它也為每個(gè)工具提供了調(diào)整配置的靈活性,無需 eject。

          安裝 CLI

          安裝 CLI 工具十分簡單,但是安裝的前提,你需要安裝 Node 環(huán)境。接下來,我們通過以下命令全局安裝 CLI:

          npm install -g @vue/cli
          

          創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目

          啟動(dòng)控制終端,然后輸入以下命令進(jìn)行創(chuàng)建:

          vue create my-new-project
          

          此命會(huì)在當(dāng)前目錄下,創(chuàng)建一個(gè)以項(xiàng)目名稱命名的文件夾,然后通過交互輸入的形式,進(jìn)行配置項(xiàng)目選選項(xiàng)。如下圖所示,我們選擇默認(rèn)方式:

          完成創(chuàng)建后,項(xiàng)目文件的目錄結(jié)構(gòu)如下圖所示:

          切換到 package.json 你會(huì)看到項(xiàng)目的基礎(chǔ)配置,如下圖所示:

          這里有幾個(gè)命令需要解釋下:

          • npm run serve: 這將啟動(dòng)本地開發(fā)服務(wù)器進(jìn)行編譯項(xiàng)目,該過程將會(huì)監(jiān)聽項(xiàng)目中文件夾所有文件,任何改動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致重新編譯。
          • npm run build:主要用于項(xiàng)目打包發(fā)布,此命令將編譯你的項(xiàng)目,創(chuàng)建優(yōu)化的生產(chǎn)版本。
          • npm run lint:檢查代碼質(zhì)量是否符合設(shè)定的規(guī)則。

          接下來我們運(yùn)行下 npm run serve 命令,效果如下圖所示:

          Webpack配置

          Vue CLI構(gòu)建工具是基于webpack之上的,但是抽象了所有配置,以方便我們進(jìn)行開發(fā)和使用。你可以通過運(yùn)行命令隨時(shí)查看webpack的配置。命令如下所示:

          vue inspect
          

          如果使用手工方式創(chuàng)建項(xiàng)目

          上述流程是通過默認(rèn)集成的方式進(jìn)行創(chuàng)建項(xiàng)目,你也可以選擇手工的方式的方式進(jìn)行創(chuàng)建,如下圖所示:

          接下來我們來了解下這些插件:

          • Babel: 項(xiàng)目預(yù)設(shè)默認(rèn)選擇這個(gè)方式,這個(gè)工具的主要作用就是方便你使用最新的JS語法編寫項(xiàng)目,由它進(jìn)行編譯轉(zhuǎn)換成低版本兼容的JS代碼。
          • TypeScript: 如果你使用 TypeScript 編寫項(xiàng)目,你一定要選擇這個(gè),這樣你的代碼才能被編譯器識(shí)別轉(zhuǎn)換。
          • 漸進(jìn)式Web應(yīng)用程序(PWA)支持: 這個(gè)主要是為了方便你創(chuàng)建PWA應(yīng)用,該插件默認(rèn)提供 PWA 所需要的比如脫機(jī)、自定義相關(guān)的配置模板。
          • Router: 我們大部分項(xiàng)目都有多個(gè)頁面,這時(shí)候,我們就需要用上這個(gè)路由插件。
          • Vuex: 類似 React 中的 Redux,官方提供的一個(gè)插件,方便我們集中管理復(fù)雜的 state 數(shù)據(jù)
          • CSS Pre-processors: 如果你使用 SCSS/Sass, LESS 編寫CSS,建議你選擇這個(gè)插件。
          • Linter / Formatter: 通過此選項(xiàng),你可以自行安裝ESLint或者使用Airbnb配置,Standard配置或Prettier代碼格這些選項(xiàng)。
          • 單元測(cè)試: 選擇單元測(cè)試將為你提供安裝Mocha、Chai或Jest作為測(cè)試工具的選項(xiàng)。
          • 端到端測(cè)試: 與單元測(cè)試類似,將會(huì)為你提供Cypress、Nightwatch 的安裝選項(xiàng)。

          如果你在創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí),錯(cuò)過了這些選項(xiàng),你完全不用擔(dān)心,你可以通過手工命令的形式自行安裝,比如我們要安裝 typescript 插件,命令如下:

          vue add @vue/cli-plugin-typescript
          # or
          vue add @vue/typescript
          

          瀏覽器開發(fā)工具

          Vue的瀏覽器工具集成在谷歌開發(fā)者工具上,方便你查看正在運(yùn)行中Vue應(yīng)用程序,你可以點(diǎn)擊https://github.com/vuejs/vue-devtools#installation 這個(gè)官方地址去下載安裝vue-devtools,安裝成功后,運(yùn)行你的Vue站點(diǎn),打開瀏覽器開發(fā)者工具,你就會(huì)看到一個(gè)Vue的選項(xiàng)卡,點(diǎn)擊進(jìn)行切換,你就會(huì)看到如下圖所示的內(nèi)容:

          Components Tab

          組件選項(xiàng)卡,將對(duì)于頁面組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了樹形化,更加直觀的展示了當(dāng)前組件包含了哪些組件,組件里包含了哪些內(nèi)容,比如props,data 等。

          Vuex Tab

          更加直觀的展示了當(dāng)前全局?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)狀態(tài),及相關(guān) mutations 、getters 等內(nèi)容。

          Events Tab

          你可以通過事件選項(xiàng)卡,定位事件來源于那個(gè)組件,點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的事件,你能看到和事件更多相關(guān)的信息。

          安裝 VSCode 插件

          大部分前端開發(fā)者想必都喜歡用微軟的 VSCode 開發(fā)工具,目前針對(duì)Vue來說,使用最廣泛的要數(shù) Vetur VSCode擴(kuò)展插件,安裝也十分簡單:

          • 啟動(dòng)VSCode,并選擇擴(kuò)展選項(xiàng)卡菜單
          • 在搜索欄搜索“vetur”
          • 從結(jié)果中選擇由Pine Wu 開發(fā)的 Vetur 插件,點(diǎn)擊安裝即可。如下圖所示。

          小節(jié)

          今天的內(nèi)容就和大家聊到這里,我們一起學(xué)習(xí)了為什么要使用構(gòu)建工具,如何來安裝構(gòu)建工具以及相關(guān)的瀏覽器、編輯器插件,下一篇文章我將和大家聊聊如何編寫自定義組件。

          薦學(xué)習(xí)

          • 聽說你很懂源碼?Spring讀懂了?還有這20道源碼面試題接得住嗎?
          • Aliyun四面真可怕,狂問基礎(chǔ)+項(xiàng)目+源碼+高階,無愛了

          一 HashMap 源碼分析

          1. 前置知識(shí)

          1.1 什么是 Map

          在實(shí)際需求中,我們常常會(huì)遇到這樣的問題,在諸多的數(shù)據(jù)中,通過其編號(hào)來尋找某一些信息,從而進(jìn)行查看或者修改,例如通過學(xué)號(hào)查詢學(xué)生信息。今天我們所介紹的Map集合就可以很好幫助我們實(shí)現(xiàn)這種需求

          1.1.1 概述

          Map是一種存儲(chǔ)元素對(duì)的集合(元素對(duì)分別稱作 和 值 也稱鍵值對(duì))它將鍵映射到值的對(duì)象。一個(gè)映射不能包含重復(fù)的鍵,并且每個(gè)鍵最 多只能映射到一個(gè)值。

          怎么理解呢?

          鍵 (key):就是你存的值的編號(hào) 值 (value):就是你要存放的數(shù)據(jù)

          你可以近似的將鍵理解為下標(biāo),值依據(jù)鍵而存儲(chǔ),每個(gè)鍵都有其對(duì)應(yīng)值。這兩者是1、1對(duì)應(yīng)的

          但在之前下標(biāo)是整數(shù),但是Map中鍵可以使任意類型的對(duì)象。

          1.1.2 Map集合和Collection集合的區(qū)別

          • Map集合存儲(chǔ)元素是成對(duì)出現(xiàn)的,Map集合的鍵是唯一的,值是可重復(fù)的
          • Collection集合存儲(chǔ)元素是單獨(dú)出現(xiàn)的,Collection的子類Set是唯一的,List是可重復(fù)的。
          • Map集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)值針對(duì)鍵有效,跟值無關(guān),Collection集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是針對(duì)元素有效

          1.2 什么是散列表

          散列表也叫hash表 ,是根據(jù)關(guān)鍵碼值而進(jìn)行直接進(jìn)行訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。也就是說,它通過把關(guān)鍵碼值映射到表中一個(gè)位置來訪問記錄,以加快查找的速度。這個(gè)映射也叫散列函數(shù),存放記錄的數(shù)組叫散列表。

          一個(gè)通俗的例子是,為了查找電話簿中某人的號(hào)碼,可以創(chuàng)建一個(gè)按照人名首字母順序排列的表(即建立人名到首字母的一個(gè)函數(shù)關(guān)系),在首字母為W的表中查找“王”姓的電話號(hào)碼,顯然比直接查找就要快得多。這里使用人名作為關(guān)鍵字,“取首字母”是這個(gè)例子中散列函數(shù)的函數(shù)法則,存放首字母的表對(duì)應(yīng)散列表。關(guān)鍵字和函數(shù)法則理論上可以任意確定。—— 維基百科

          1.2.1 分析一下為什么要用散列表

          哈希表其實(shí)就是數(shù)組的一種擴(kuò)展,因?yàn)槠浔举|(zhì)上用的就是數(shù)組可以按照下標(biāo)隨機(jī)訪問數(shù)據(jù)的特點(diǎn),我們來一步一步看一下

          首先創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組,我們將數(shù)組的每一個(gè)存儲(chǔ)空間看做一個(gè)一個(gè)箱子或者一個(gè)一個(gè)桶,存儲(chǔ)一些 key-value 的數(shù)據(jù)如,【張三,20】【李四,30】【王五,40】【趙六,50】【孫七,60】,依次放置于數(shù)組中。

          如果按照普通順序表的查詢方式,就需要從開始依次比對(duì)查詢,但是數(shù)據(jù)量越多,順序表查找耗費(fèi)的時(shí)間就越長。在大量數(shù)據(jù)的情況下,很顯然不上算。

          還有很多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它們并不關(guān)心元素的順序,能夠快速查找元素?cái)?shù)據(jù),其中一種就是:散列表

          下面看看散列表如何做到這么高效處理的

          1.2.2 散列表工作原理

          這次依舊使用 5 個(gè)箱子(桶)空間的數(shù)組來存儲(chǔ)數(shù)據(jù),我們開始存第一個(gè)數(shù)據(jù)【張三,20】,散列表會(huì)使用哈希函數(shù)(Hash算法)計(jì)算出 “張三” 的鍵,也就是字符串 “張三” 的哈希值,例如返回一個(gè) 5372 ,將其做取余處理,除數(shù)為數(shù)組的長度,即:5372 mod 5=2,因此將其放在下標(biāo)(index)為 2 的位置,例如 第二個(gè)數(shù)據(jù)的哈希值為 6386,繼續(xù)操作 6386 mod 5=1,即將其放在下標(biāo)(index)為 1 的位置,以此類推.....

          但是有一種情況就會(huì)出現(xiàn)了,例如我們存儲(chǔ)第三個(gè)數(shù)據(jù)【王五,40】的時(shí)候,經(jīng)過哈希函數(shù)計(jì)算,得出的結(jié)果為 5277,5277 mod 5=2 ,但是 2 這個(gè)位置已經(jīng)有【張三,20】這個(gè)數(shù)據(jù)存在了,這種存儲(chǔ)位置重復(fù)了的情況便叫作沖突

          1.2.3 如何解決 Hash 沖突

          1.2.3.1 JDK 1.7

          在 JDK 1.8 之前,HashMap 的底層是數(shù)組和鏈表。因此當(dāng)出現(xiàn)哈希沖突后,使用拉鏈法解決沖突。

          拉鏈法,就是將數(shù)組的每一個(gè)格子(箱子),都看作一個(gè)鏈表,例如下標(biāo)為 1 的格子,就是一個(gè)鏈表,已經(jīng)存儲(chǔ)了 【張三,20】,若仍有數(shù)據(jù)哈希值 mod 后等于 1 ,則直接在 1 中的這個(gè)鏈表中追加上這些數(shù)據(jù)就可以了。

          1.2.3.1 JDK 1.8

          JDK 8 做了一些較大的調(diào)整,當(dāng)數(shù)組中每個(gè)格子里的鏈表,長度大于閾值(默認(rèn)為8)時(shí),將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹,就可以大大的減少搜索時(shí)間。

          而且,如果散列表快滿的情況下下,還會(huì)有機(jī)制進(jìn)行再散列,下面會(huì)在源碼中深入分析。

          1.3 什么是紅黑樹

          紅黑樹是一種復(fù)雜的樹形結(jié)構(gòu),這里不做過于詳細(xì)的解釋,講一下其基本的結(jié)構(gòu),有一個(gè)基本的概念。

          紅黑樹就是為了防止二叉樹一些極端的情況,例如變成一條線狀,或者左右不均衡,從二叉查找樹,2-3樹 等演變出來的一種樹形結(jié)構(gòu)。最主要的目的就是為了保持平衡。保證樹的左右分支葉子等基本平衡。

          具體的數(shù)據(jù)結(jié)果演變是比較復(fù)雜的,這一篇還是主要講解 HashMap ,有需要以后會(huì)專篇講解一些常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 Java 版本

          2. 源碼分析

          2.1 類成員

          // 序列化自動(dòng)生成的一個(gè)碼,用來在正反序列化中驗(yàn)證版本一致性。
          private static final long serialVersionUID=362498820763181265L;   
          
          // 默認(rèn)的初始容量 1 * 2^4=16
          static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY=1 << 4;
          
          // 最大容量 1 * 2^30
          static final int MAXIMUM_CAPACITY=1 << 30;
          
          // 默認(rèn)的加載因子 0.75
          static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75f;
          
          // 桶的樹化閾值,當(dāng)桶(bucket)上的結(jié)點(diǎn)數(shù)大于這個(gè)值時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)成紅黑樹,
          // 也就是上面提到的長度大于閾值(默認(rèn)為8)時(shí),將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹
          static final int TREEIFY_THRESHOLD=8;
          
          // 桶的鏈表還原閾值,當(dāng)桶(bucket)上的結(jié)點(diǎn)數(shù)小于這個(gè)值時(shí)樹轉(zhuǎn)鏈表
          // 一個(gè)道理
          static final int UNTREEIFY_THRESHOLD=6;
          
          // 最小樹形化容量閾值,當(dāng)哈希表中的容量 > 該值時(shí),才允許樹形化鏈表 
          // 否則,若桶內(nèi)元素太多時(shí),則直接擴(kuò)容,而不是樹形化
          // 為了避免進(jìn)行擴(kuò)容和樹形化選擇的沖突,這個(gè)值不能小于 4 * TREEIFY_THRESHOLD
          static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY=64;
          
          // 存儲(chǔ)元素的數(shù)組,總是2的冪次倍
          transient Node<k,v>[] table; 
          
          // 存放具體元素的集
          transient Set<map.entry<k,v>> entrySet;
          
          // 存放元素的個(gè)數(shù)(不是數(shù)組的長度)
          transient int size;
          
          // 擴(kuò)容和修改的計(jì)數(shù)變量
          transient int modCount;   
          
          // 臨界值 當(dāng)實(shí)際大小(容量*填充因子)超過臨界值時(shí),會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容
          int threshold;
          
          // 加載因子
          final float loadFactor;

          其中有幾個(gè)需要強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容

          threshold 臨界值

          • 數(shù)組擴(kuò)容的一個(gè)臨界值,即當(dāng)數(shù)組實(shí)際大小(容量 * 填充因子,即:threshold=capacity * loadFactor)超過臨界值時(shí),會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容。

          loadFactor加載因子

          • 加載因子就是表示哈希表中元素填滿的程度,當(dāng)表中元素過多,超過加載因子的值時(shí),哈希表會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容,一般是一倍,這種行為可以稱作rehashing(再哈希)。
          • 加載因子的值設(shè)置越大,添加的元素就會(huì)越多,確實(shí)空間利用率的到了很大的提升,但是毫無疑問,就面臨著哈希沖突的可能性增大,反之,空間利用率造成了浪費(fèi),但哈希沖突也減少了,所以我們希望在空間利用率與哈希沖突之間找到一種我們所能接受的平衡,經(jīng)過一些試驗(yàn),定在了0.75f。

          2.2 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)

          因?yàn)橐欢l件下會(huì)轉(zhuǎn)換成紅黑樹這種數(shù)據(jù)結(jié)果,所以除了普通的 Node 節(jié)點(diǎn),還有 樹節(jié)點(diǎn)(TreeNode 節(jié)點(diǎn))

          2.2.1 Node 節(jié)點(diǎn)

          static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
              // 哈希碼,用來查找位置以及比對(duì)元素是否相同
              final int hash;
              // 鍵
              final K key;
              // 值
              V value;
              // 指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
              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;
              }
          
              public final K getKey()        { return key; }
              public final V getValue()      { return value; }
              public final String toString() { return key + "=" + value; }
          
              // 重寫了 hashCode, ^ 是位異或運(yùn)算符
              public final int hashCode() {
                  return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
              }
          
              public final V setValue(V newValue) {
                  V oldValue=value;
                  value=newValue;
                  return oldValue;
              }
          
              // 重寫 equals() 方法
              public final boolean equals(Object o) {
                  if (o==this)
                      return true;
                  if (o instanceof Map.Entry) {
                      Map.Entry<?,?> e=(Map.Entry<?,?>)o;
                      if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                          Objects.equals(value, e.getValue()))
                          return true;
                  }
                  return false;
              }
          }

          2.2.2 TreeNode 節(jié)點(diǎn)

          static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
              // 父節(jié)點(diǎn)
              TreeNode<K,V> parent;
              // 左節(jié)點(diǎn)
              TreeNode<K,V> left;
              // 右節(jié)點(diǎn)
              TreeNode<K,V> right;
              TreeNode<K,V> prev;
              // 判斷顏色,默認(rèn)紅色
              boolean red;
              TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
                  super(hash, key, val, next);
              }
              // 返回根節(jié)點(diǎn)
              final TreeNode<K,V> root() {
                  for (TreeNode<K,V> r=this, p;;) {
                      if ((p=r.parent)==null)
                          return r;
                      r=p;
                  }

          2.3 構(gòu)造方法

          // 指定了具體容量大小和加載因子的構(gòu)造函數(shù)
          public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
              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);
              this.loadFactor=loadFactor;
              this.threshold=tableSizeFor(initialCapacity);
          }
          
          // 指定了具體容量大小的構(gòu)造函數(shù)
          public HashMap(int initialCapacity) {
              this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
          }
          
          // 默認(rèn)無參構(gòu)造函數(shù)
          public HashMap() {
              this.loadFactor=DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
          }
          
          // 指定了 map 的構(gòu)造函數(shù)
          public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
              this.loadFactor=DEFAULT_LOAD_FACTOR;
              putMapEntries(m, false);
          }

          tableSizeFor

          /**
           * 返回一個(gè)大于輸入?yún)?shù),且最接近的,2的整數(shù)次冪的數(shù)
           * 只是一個(gè)初始化內(nèi)容,創(chuàng)建哈希表時(shí),會(huì)再重新賦值
           */
          static final int tableSizeFor(int cap) {
              int n=cap - 1;
              n |=n >>> 1;
              n |=n >>> 2;
              n |=n >>> 4;
              n |=n >>> 8;
              n |=n >>> 16;
              return (n < 0) ? 1 : (n >=MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
          }

          putMapEntries

          final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
              // 拿到給定 Map 的長度
              int s=m.size();
              if (s > 0) {
                  // 判斷當(dāng)前實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的這個(gè) table 是否已經(jīng)初始化
                  if (table==null) { // pre-size
                      // 沒初始化,就將 s 處理后設(shè)為m的實(shí)際元素個(gè)數(shù)
                      float ft=((float)s / loadFactor) + 1.0F;
                      // 防止小于最小容量(閾值)
                      int t=((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                              (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
                      // 若大于臨界值,則初始化閾值
                      if (t > threshold)
                          threshold=tableSizeFor(t);
                  }
                  // table 已初始化,并且給定 Map m 元素個(gè)數(shù)大于閾值,進(jìn)行擴(kuò)容處理
                  else if (s > threshold)
                      resize();
                  // 將給定集合 m 中的所有元素添加至HashMap中
                  for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
                      K key=e.getKey();
                      V value=e.getValue();
                      // putVal 方法會(huì)在介紹添加相關(guān)方法時(shí)介紹
                      putVal(hash(key), key, value, false, evict);
                  }
              }
          }

          2.4 添加方法

          2.4.1 put()

          對(duì)于 HashMap ,其提供給外界的公共添加方法只有 put(K key, V value) 一個(gè),其他 put 方法都是供 put(K key, V value) 內(nèi)部調(diào)用的

          public V put(K key, V value) {
              return putVal(hash(key), key, value, false, true);
          }

          關(guān)于 putVal 的每個(gè)參數(shù)和細(xì)節(jié)下面接著說,看一下第一個(gè)參數(shù) hash(key) 首先提一下,在 HashMap 中是如何計(jì)算 hash 值的,跳轉(zhuǎn)到 3.1 可看,也可以看完最后去看也可以。

          [3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※](###3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※)

          2.4.2 putVal()

          final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                         boolean evict) {
              Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
              // table未初始化(為null)或者長度為0,調(diào)用 resize 進(jìn)行擴(kuò)容
              if ((tab=table)==null || (n=tab.length)==0)
                  n=(tab=resize()).length;
              // 若桶為空,即無發(fā)生碰撞
              // (n - 1) & hash 用來確定元素存放在哪個(gè)位置,即哪個(gè)桶中
              if ((p=tab[i=(n - 1) & hash])==null)
                  // 新生成結(jié)點(diǎn)放入桶中(數(shù)組中)
                  tab[i]=newNode(hash, key, value, null);
              // 若桶中已經(jīng)存在元素
              else {
                  Node<K,V> e; K k;
                  // 若節(jié)點(diǎn) key 存在,就和要插入的key比較
                  if (p.hash==hash &&
                      ((k=p.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                      // 如果key相同就直接覆蓋 value
                      e=p;
                  // hash值不相等,即key不相等,轉(zhuǎn)為紅黑樹結(jié)點(diǎn)
                  else if (p instanceof TreeNode)
                      // 插入到樹中
                      e=((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                  // 若是為鏈表結(jié)點(diǎn)
                  else {
                      // 遍歷找到尾節(jié)點(diǎn)插入
                      for (int binCount=0; ; ++binCount) {
                          // 到達(dá)鏈表的尾部
                          if ((e=p.next)==null) {
                              // 在尾部插入新結(jié)點(diǎn)
                              p.next=newNode(hash, key, value, null);
                              // 結(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到閾值,轉(zhuǎn)化為紅黑樹
                              if (binCount >=TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                  treeifyBin(tab, hash);
                              // 跳出循環(huán)
                              break;
                          }
                          // 遍歷的過程中,遇到相同 key 則覆蓋 value
                          if (e.hash==hash &&
                              ((k=e.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                              // 相等,跳出循環(huán)
                              break;
                          // 用于遍歷桶中的鏈表,與前面的e=p.next組合,可以遍歷鏈表
                          p=e;
                      }
                  }
                  // 在桶中找到key值、hash值與插入元素相等的結(jié)點(diǎn)
                  if (e !=null) { 
                      // 記錄e的value
                      V oldValue=e.value;
                      // onlyIfAbsent 為 false 或者舊值為 null
                      if (!onlyIfAbsent || oldValue==null)
                          // 用新值替換舊值
                          e.value=value;
                      // 訪問后回調(diào)
                      afterNodeAccess(e);
                      // 返回舊值
                      return oldValue;
                  }
              }
              // 結(jié)構(gòu)性修改
              ++modCount;
              // 超過最大容量,擴(kuò)容
              if (++size > threshold)
                  resize();
              // 插入后回調(diào)
              afterNodeInsertion(evict);
              return null;
          } 

          總結(jié)一下大致流程:

          • 先定位到具體的數(shù)組位置,例如叫做 A
          • 若 A 處沒有元素就直接插入
          • 若 A 處 有元素就和待插入的 key 比較 key 相同就直接覆蓋若 key 不相同,就判斷 p 是否是一個(gè)樹節(jié)點(diǎn)如果是就調(diào)用putTreeVal 方法將元素添加進(jìn)入如果不是就遍歷鏈表插入(尾插法)

          2.5 獲取方法

          2.5.1 get()

          同樣 get 方法中也用到了 hash 方法計(jì)算 key 的哈希值,同樣跳轉(zhuǎn)到 3.1 可看,也可以看完最后去看也可以。

          [3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※](###3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※)

          public V get(Object key) {
              Node<K,V> e;
              return (e=getNode(hash(key), key))==null ? null : e.value;
          }

          2.5.2 getNode

          final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
              Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
              // 保證計(jì)算出來的哈希值,確定是在哈希表上的
              if ((tab=table) !=null && (n=tab.length) > 0 &&
                  (first=tab[(n - 1) & hash]) !=null) {
                  // 要是直接在桶的首個(gè)位置上,直接就可以返回(這個(gè)桶中只有一個(gè)元素,或者在首個(gè))
                  if (first.hash==hash && // always check first node
                      ((k=first.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                      return first;
                  // 桶中不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)
                  if ((e=first.next) !=null) {
                      // 在樹中 get
                      if (first instanceof TreeNode)
                          return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                      // 在鏈表中g(shù)et
                      do {
                          if (e.hash==hash &&
                              ((k=e.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                              return e;
                      } while ((e=e.next) !=null);
                  }
              }
              return null;
          }

          2.6 移除方法

          2.6.1 remove()

          同樣 get 方法中也用到了 hash 方法計(jì)算 key 的哈希值,同樣跳轉(zhuǎn)到 3.1 可看,也可以看完最后去看也可以。

          [3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※](###3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※)

          public V remove(Object key) {
              Node<K,V> e;
              return (e=removeNode(hash(key), key, null, false, true))==null ?
                  null : e.value;
          }

          2.6.2 removeNode()

          final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                                     boolean matchValue, boolean movable) {
              Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
              // 桶不為空,映射的哈希值也存在
              if ((tab=table) !=null && (n=tab.length) > 0 &&
                  (p=tab[index=(n - 1) & hash]) !=null) {
                  Node<K,V> node=null, e; K k; V v;
                  // 如果在桶的首位就找到對(duì)應(yīng)元素,記錄下來
                  if (p.hash==hash &&
                      ((k=p.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                      node=p;
                  // 若不在首位,就去紅黑樹或者鏈表中查詢了
                  else if ((e=p.next) !=null) {
                      if (p instanceof TreeNode)
                          node=((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
                      else {
                          do {
                              if (e.hash==hash &&
                                  ((k=e.key)==key ||
                                   (key !=null && key.equals(k)))) {
                                  node=e;
                                  break;
                              }
                              p=e;
                          } while ((e=e.next) !=null);
                      }
                  }
                  // 找到了要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)和值,就分三種情況去刪除,鏈表,紅黑樹,桶的首位
                  if (node !=null && (!matchValue || (v=node.value)==value ||
                                       (value !=null && value.equals(v)))) {
                      if (node instanceof TreeNode)
                          ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                      else if (node==p)
                          tab[index]=node.next;
                      else
                          p.next=node.next;
                      ++modCount;
                      --size;
                      afterNodeRemoval(node);
                      return node;
                  }
              }
              return null;
          }

          2.7 擴(kuò)容方法

          2.7.1 resize()

          resize 在程序中是非常耗時(shí)的。要盡量避免用它。

          • 其過程中會(huì)重新分配 hash ,然后遍歷hash表中所有的元素
          final Node<K,V>[] resize() {
              Node<K,V>[] oldTab=table;
              int oldCap=(oldTab==null) ? 0 : oldTab.length;
              int oldThr=threshold;
              int newCap, newThr=0;
              if (oldCap > 0) {
                  // 超過最大值,不再擴(kuò)容,沒辦法了
                  if (oldCap >=MAXIMUM_CAPACITY) {
                      threshold=Integer.MAX_VALUE;
                      return oldTab;
                  }
                  // 沒超過最大值,就擴(kuò)充為原來的2倍
                  else if ((newCap=oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                      newThr=oldThr << 1; // double threshold
              }
              else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
                  // 初始化時(shí),threshold 暫時(shí)保存 initialCapacity 參數(shù)的值
                  newCap=oldThr;
              else { 
                  // signifies using defaults
                  newCap=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
                  newThr=(int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
              }
              // 計(jì)算新的resize上限
              if (newThr==0) {
                  float ft=(float)newCap * loadFactor;
                  newThr=(newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
              }
              threshold=newThr;
              @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
                  Node<K,V>[] newTab=(Node<K,V>[])new Node[newCap];
              table=newTab;
              if (oldTab !=null) {
                  // 將舊的鍵值對(duì)移動(dòng)到新的哈希桶數(shù)組中
                  for (int j=0; j < oldCap; ++j) {
                      Node<K,V> e;
                      if ((e=oldTab[j]) !=null) {
                          oldTab[j]=null;
                          // / 無鏈條,也就是沒有下一個(gè),只有自己
                          if (e.next==null)
                              newTab[e.hash & (newCap - 1)]=e;
                          else if (e instanceof TreeNode)
                              // 拆紅黑樹,先拆成兩個(gè)子鏈表,再分別按需轉(zhuǎn)成紅黑樹
                              ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                          else { 
                              // 拆鏈表,拆成兩個(gè)子鏈表并保持原有順序
                              Node<K,V> loHead=null, loTail=null;
                              Node<K,V> hiHead=null, hiTail=null;
                              Node<K,V> next;
                              do {
                                  next=e.next;
                                  // 原索引
                                  if ((e.hash & oldCap)==0) {
                                      if (loTail==null)
                                          loHead=e;
                                      else
                                          loTail.next=e;
                                      loTail=e;
                                  }
                                  // 原索引 + oldCap
                                  else {
                                      if (hiTail==null)
                                          hiHead=e;
                                      else
                                          hiTail.next=e;
                                      hiTail=e;
                                  }
                              } while ((e=next) !=null);
                              // 原索引放到新的哈希桶中
                              if (loTail !=null) {
                                  loTail.next=null;
                                  newTab[j]=loHead;
                              }
                              // 原索引 +oldCap 放到新的哈希桶中
                              if (hiTail !=null) {
                                  hiTail.next=null;
                                  newTab[j + oldCap]=hiHead;
                              }
                          }
                      }
                  }
              }
              return newTab;
          }

          3. 重點(diǎn)分析

          3.1 hash() 中的擾動(dòng)函數(shù)如何解決Hash沖突 ※

          看HashMap的put方法源碼:

            //HashMap 源碼節(jié)選-JDK8
            public V put(K key, V value) {
                return putVal(hash(key), key, value, false, true);
            }

          而我們的值在返回前需要經(jīng)過HashMap中的hash方法

          接著定位到hash方法的源碼:

          static final int hash(Object key) {
              int h;
              return (key==null) ? 0 : (h=key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
          }

          hash方法的返回結(jié)果中是一句三目運(yùn)算符,鍵 (key) 為null即返回 0,存在則返回后一句的內(nèi)容

          (h=key.hashCode()) ^ (h >>> 16)

          JDK8中 HashMap——hash 方法中的這段代碼叫做 “擾動(dòng)函數(shù)

          我們來分析一下:

          hashCode 是 Object 類中的一個(gè)方法,在子類中一般都會(huì)重寫,而根據(jù)我們之前自己給出的程序,暫以 Integer 類型為例,我們來看一下 Integer 中 hashCode 方法的源碼:

            /**
             * Returns a hash code for this {@code Integer}.
             *
             * @return  a hash code value for this object, equal to the
             *          primitive {@code int} value represented by this
             *          {@code Integer} object.
             */
            @Override
            public int hashCode() {
                return Integer.hashCode(value);
            }
          
            /**
             * Returns a hash code for a {@code int} value; compatible with
             * {@code Integer.hashCode()}.
             *
             * @param value the value to hash
             * @since 1.8
             *
             * @return a hash code value for a {@code int} value.
             */
            public static int hashCode(int value) {
                return value;
            }
          
          

          Integer 中 hashCode 方法的返回值就是這個(gè)數(shù)本身

          注:整數(shù)的值因?yàn)榕c整數(shù)本身一樣唯一,所以它是一個(gè)足夠好的散列

          所以,下面的 A、B 兩個(gè)式子就是等價(jià)的

            //注:key為 hash(Object key)參數(shù)
          
            A:(h=key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
          
            B:key ^ (key >>> 16)

          分析到這一步,我們的式子只剩下位運(yùn)算了,先不急著算什么,我們先理清思路

          HashSet因?yàn)榈讓邮褂?/span>哈希表(鏈表結(jié)合數(shù)組)實(shí)現(xiàn),存儲(chǔ)時(shí)key通過一些運(yùn)算后得出自己在數(shù)組中所處的位置。

          我們?cè)趆ashCoe方法中返回到了一個(gè)等同于本身值的散列值,但是考慮到int類型數(shù)據(jù)的范圍:-2147483648~2147483647 ,很顯然,這些散列值不能直接使用,因?yàn)閮?nèi)存是沒有辦法放得下,一個(gè)40億長度的數(shù)組的。所以它使用了對(duì)數(shù)組長度進(jìn)行取模運(yùn)算,得余后再作為其數(shù)組下標(biāo),indexFor( ) ——JDK7中,就這樣出現(xiàn)了,在JDK8中 indexFor()就消失了,而全部使用下面的語句代替,原理是一樣的。

            //JDK8中
            (tab.length - 1) & hash;
            //JDK7中
            bucketIndex=indexFor(hash, table.length);
          
            static int indexFor(int h, int length) {
                return h & (length - 1);
            }

          提一句,為什么取模運(yùn)算時(shí)我們用 & 而不用 % 呢,因?yàn)槲贿\(yùn)算直接對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,不需要轉(zhuǎn)成十進(jìn)制,因此處理速度非常快,這樣就導(dǎo)致位運(yùn)算 & 效率要比取模運(yùn)算 % 高很多。

          看到這里我們就知道了,存儲(chǔ)時(shí)key需要通過hash方法indexFor( )運(yùn)算,來確定自己的對(duì)應(yīng)下標(biāo)

          (取模運(yùn)算,應(yīng)以JDK8為準(zhǔn),但為了稱呼方便,還是按照J(rèn)DK7的叫法來說,下面的例子均為此,特此提前聲明)

          但是先直接看與運(yùn)算(&),好像又出現(xiàn)了一些問題,我們舉個(gè)例子:

          HashMap中初始長度為16,length - 1=15;其二進(jìn)制表示為 00000000 00000000 00000000 00001111

          而與運(yùn)算計(jì)算方式為:遇0則0,我們隨便舉一個(gè)key值

                    1111 1111 1010 0101 1111 0000 0011 1100
            &       0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
            ----------------------------------------------------
                    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100

          我們將這32位從中分開,左邊16位稱作高位,右邊16位稱作低位,可以看到經(jīng)過&運(yùn)算后 結(jié)果就是高位全部歸0,剩下了低位的最后四位。但是問題就來了,我們按照當(dāng)前初始長度為默認(rèn)的16,HashCode值為下圖兩個(gè),可以看到,在不經(jīng)過擾動(dòng)計(jì)算時(shí),只進(jìn)行與(&)運(yùn)算后 Index值均為 12 這也就導(dǎo)致了哈希沖突

          哈希沖突的簡單理解:計(jì)劃把一個(gè)對(duì)象插入到散列表(哈希表)中,但是發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置已經(jīng)被別的對(duì)象所占據(jù)了

          例子中,兩個(gè)不同的HashCode值卻經(jīng)過運(yùn)算后,得到了相同的值,也就代表,他們都需要被放在下標(biāo)為2的位置

          一般來說,如果數(shù)據(jù)分布比較廣泛,而且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)組長度比較大,那么哈希沖突就會(huì)比較少,否則很高。

          但是,如果像上例中只取最后幾位的時(shí)候,這可不是什么好事,即使我的數(shù)據(jù)分布很散亂,但是哈希沖突仍然會(huì)很嚴(yán)重。

          別忘了,我們的擾動(dòng)函數(shù)還在前面擱著呢,這個(gè)時(shí)候它就要發(fā)揮強(qiáng)大的作用了,還是使用上面兩個(gè)發(fā)生了哈希沖突的數(shù)據(jù),這一次我們加入擾動(dòng)函數(shù)再進(jìn)行與(&)運(yùn)算

          補(bǔ)充 :>>> 按位右移補(bǔ)零操作符,左操作數(shù)的值按右操作數(shù)指定的為主右移,移動(dòng)得到的空位以零填充
          ^ 位異或運(yùn)算,相同則 0,不同則 1

          可以看到,本發(fā)生了哈希沖突的兩組數(shù)據(jù),經(jīng)過擾動(dòng)函數(shù)處理后,數(shù)值變得不再一樣了,也就避免了沖突

          其實(shí)在擾動(dòng)函數(shù)中,將數(shù)據(jù)右位移16位,哈希碼的高位和低位混合了起來,這也正解決了前面所講 高位歸0,計(jì)算只依賴低位最后幾位的情況, 這使得高位的一些特征也對(duì)低位產(chǎn)生了影響,使得低位的隨機(jī)性加強(qiáng),能更好避免沖突

          作者:BWH_Steven
          原文鏈接:https://www.cnblogs.com/ideal-20/p/14424234.html

           本篇博客我們來介紹在 JDK1.8 中 HashMap 的源碼實(shí)現(xiàn),這也是最常用的一個(gè)集合。但是在介紹 HashMap 之前,我們先介紹什么是 Hash表。

          1、哈希表

            Hash表也稱為散列表,也有直接譯作哈希表,Hash表是一種根據(jù)關(guān)鍵字值(key - value)而直接進(jìn)行訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。也就是說它通過把關(guān)鍵碼值映射到表中的一個(gè)位置來訪問記錄,以此來加快查找的速度。在鏈表、數(shù)組等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,查找某個(gè)關(guān)鍵字,通常要遍歷整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也就是O(N)的時(shí)間級(jí),但是對(duì)于哈希表來說,只是O(1)的時(shí)間級(jí)。

            比如對(duì)于前面我們講解的 ArrayList 集合和 LinkedList ,如果我們要查找這兩個(gè)集合中的某個(gè)元素,通常是通過遍歷整個(gè)集合,需要O(N)的時(shí)間級(jí)。

            如果是哈希表,它是通過把關(guān)鍵碼值映射到表中一個(gè)位置來訪問記錄,以加快查找的速度。這個(gè)映射函數(shù)叫做散列函數(shù),存放記錄的數(shù)組叫做散列表,只需要O(1)的時(shí)間級(jí)。

            ①、存放在哈希表中的數(shù)據(jù)是key-value 鍵值對(duì),比如存放哈希表的數(shù)據(jù)為:

            {Key1-Value1,Key2-Value2,Key3-Value3,Key4-Value4,Key5-Value5,Key6-Value6}

            如果我們想查找是否存在鍵值對(duì) Key3-Value3,首先通過 Key3 經(jīng)過散列函數(shù),得到值 k3,然后通過 k3 和散列表對(duì)應(yīng)的值找到是 Value3。

            ②、當(dāng)然也有可能存放哈希表的值只是 Value1,Value2,Value3這種類型:

            {Value1,Value2,Value3,Value4,Value5,Value6}

            這時(shí)候我們可以假設(shè) Value1 是等于 Key1的,也就是{Value1-Value1,Value2-Value2,Value3-Value3,Value4-Value4,Value5-Value5,Value6-Value6}可以將 Value1經(jīng)過散列函數(shù)轉(zhuǎn)換成與散列表對(duì)應(yīng)的值。

          大家都用過漢語字典吧,漢語字典的優(yōu)點(diǎn)是我們可以通過前面的拼音目錄快速定位到所要查找的漢字。當(dāng)給定我們某個(gè)漢字時(shí),大腦會(huì)自動(dòng)將漢字轉(zhuǎn)換成拼音(如果我們認(rèn)識(shí),不認(rèn)識(shí)可以通過偏旁部首),這個(gè)轉(zhuǎn)換的過程我們可以看成是一個(gè)散列函數(shù),之后在根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的拼音找到該字所在的頁碼,從而找到該漢字。

            漢語字典是哈希表的典型實(shí)現(xiàn),但是我們仔細(xì)思考,會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣幾個(gè)問題?

            ①、為什么要有散列函數(shù)?

            ②、多個(gè) key 通過散列函數(shù)會(huì)得到相同的值,這時(shí)候怎么辦?

            對(duì)于第一個(gè)問題,散列函數(shù)的存在能夠幫助我們更快的確定key和value的映射關(guān)系,試想一下,如果沒有漢字和拼音的轉(zhuǎn)換規(guī)則(或者漢字和偏旁部首的),給你一個(gè)漢字,你該如何從字典中找到該漢字?我想除了遍歷整部字典,你沒有什么更好的辦法。

            對(duì)于第二個(gè)問題,多個(gè) key 通過散列函數(shù)得到相同的值,這其實(shí)也是哈希表最大的問題——沖突。比如同音字漢字,我們得到的拼音就會(huì)是相同的,那么我們?cè)撊绾卧谧值渲写娣磐糇譂h字呢?有兩種做法:

            第一種是開放地址法,當(dāng)我們遇到?jīng)_突了,這時(shí)候通過另一種函數(shù)再計(jì)算一遍,得到相應(yīng)的映射關(guān)系。比如對(duì)于漢語字典,一個(gè)字 “余”,拼音是“yu”,我們將其放在頁碼為567(假設(shè)在該位置),這時(shí)候又來了一個(gè)漢字“于”,拼音也是“yu”,那么這時(shí)候我們要是按照轉(zhuǎn)換規(guī)則,也得將其放在頁碼為567的位置,但是我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)頁碼已經(jīng)被占用了,這時(shí)候怎么辦?我們可以在通過另一種函數(shù),得到的值加1。那么漢字"于"就會(huì)被放在576+1=577的位置。

            第二種是鏈地址法,我們可以將字典的每一頁都看成是一個(gè)子數(shù)組或者子鏈表,當(dāng)遇到?jīng)_突了,直接往當(dāng)前頁碼的子數(shù)組或者子鏈表里面填充即可。那么我們進(jìn)行同音字查找的時(shí)候,可能需要遍歷其子數(shù)組或者子鏈表。如下圖所示:

            對(duì)于開放地址法,可能會(huì)遇到二次沖突,三次沖突,所以需要良好的散列函數(shù),分布的越均勻越好。對(duì)于鏈地址法,雖然不會(huì)造成二次沖突,但是如果一次沖突很多,那么會(huì)造成子數(shù)組或者子鏈表很長,那么我們查找所需遍歷的時(shí)間也會(huì)很長。

          2、什么是 HashMap?

            聽名字就知道,HashMap 是一個(gè)利用哈希表原理來存儲(chǔ)元素的集合。遇到?jīng)_突時(shí),HashMap 是采用的鏈地址法來解決,在 JDK1.7 中,HashMap 是由 數(shù)組+鏈表構(gòu)成的。但是在 JDK1.8 中,HashMap 是由 數(shù)組+鏈表+紅黑樹構(gòu)成,新增了紅黑樹作為底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜了,但是效率也變的更高效。下面我們來具體介紹在 JDK1.8 中 HashMap 是如何實(shí)現(xiàn)的。

          3、HashMap定義

            HashMap 是一個(gè)散列表,它存儲(chǔ)的內(nèi)容是鍵值對(duì)(key-value)映射,而且 key 和 value 都可以為 null。

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

            首先該類實(shí)現(xiàn)了一個(gè) Map 接口,該接口定義了一組鍵值對(duì)映射通用的操作。儲(chǔ)存一組成對(duì)的鍵-值對(duì)象,提供key(鍵)到value(值)的映射,Map中的key不要求有序,不允許重復(fù)。value同樣不要求有序,但可以重復(fù)。但是我們發(fā)現(xiàn)該接口方法有很多,我們?cè)O(shè)計(jì)某個(gè)鍵值對(duì)的集合有時(shí)候并不像實(shí)現(xiàn)那么多方法,那該怎么辦?

            JDK 還為我們提供了一個(gè)抽象類 AbstractMap ,該抽象類繼承 Map 接口,所以如果我們不想實(shí)現(xiàn)所有的 Map 接口方法,就可以選擇繼承抽象類 AbstractMap 。

            但是我們發(fā)現(xiàn) HashMap 類即繼承了 AbstractMap 接口,也實(shí)現(xiàn)了 Map 接口,這樣做難道不是多此一舉?后面我們會(huì)講的 LinkedHashSet 集合也有這樣的寫法。

            畢竟 JDK 經(jīng)過這么多年的發(fā)展維護(hù),博主起初也是認(rèn)為這樣是有具體的作用的,后來找了很多資料,發(fā)現(xiàn)這其實(shí)完全沒有任何作用

          據(jù) java 集合框架的創(chuàng)始人Josh Bloch描述,這樣的寫法是一個(gè)失誤。在java集合框架中,類似這樣的寫法很多,最開始寫java集合框架的時(shí)候,他認(rèn)為這樣寫,在某些地方可能是有價(jià)值的,直到他意識(shí)到錯(cuò)了。顯然的,JDK的維護(hù)者,后來不認(rèn)為這個(gè)小小的失誤值得去修改,所以就這樣存在下來了。  HashMap 集合還實(shí)現(xiàn)了 Cloneable 接口以及 Serializable 接口,分別用來進(jìn)行對(duì)象克隆以及將對(duì)象進(jìn)行序列化。

          4、字段屬性

          //序列化和反序列化時(shí),通過該字段進(jìn)行版本一致性驗(yàn)證
              private static final long serialVersionUID=362498820763181265L;
              //默認(rèn) HashMap 集合初始容量為16(必須是 2 的倍數(shù))
              static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY=1 << 4; // aka 16
              //集合的最大容量,如果通過帶參構(gòu)造指定的最大容量超過此數(shù),默認(rèn)還是使用此數(shù)
              static final int MAXIMUM_CAPACITY=1 << 30;
              //默認(rèn)的填充因子
              static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75f;
              //當(dāng)桶(bucket)上的結(jié)點(diǎn)數(shù)大于這個(gè)值時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)成紅黑樹(JDK1.8新增)
              static final int TREEIFY_THRESHOLD=8;
              //當(dāng)桶(bucket)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)小于這個(gè)值時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)成鏈表(JDK1.8新增)
              static final int UNTREEIFY_THRESHOLD=6;
              /**(JDK1.8新增)
               * 當(dāng)集合中的容量大于這個(gè)值時(shí),表中的桶才能進(jìn)行樹形化 ,否則桶內(nèi)元素太多時(shí)會(huì)擴(kuò)容,
               * 而不是樹形化 為了避免進(jìn)行擴(kuò)容、樹形化選擇的沖突,這個(gè)值不能小于 4 * TREEIFY_THRESHOLD
               */
              static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY=64;
          

            注意:后面三個(gè)字段是 JDK1.8 新增的,主要是用來進(jìn)行紅黑樹和鏈表的互相轉(zhuǎn)換。

          /**
               * 初始化使用,長度總是 2的冪
               */
              transient Node<K,V>[] table;
          
              /**
               * 保存緩存的entrySet()
               */
              transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
          
              /**
               * 此映射中包含的鍵值映射的數(shù)量。(集合存儲(chǔ)鍵值對(duì)的數(shù)量)
               */
              transient int size;
          
              /**
               * 跟前面ArrayList和LinkedList集合中的字段modCount一樣,記錄集合被修改的次數(shù)
               * 主要用于迭代器中的快速失敗
               */
              transient int modCount;
          
              /**
               * 調(diào)整大小的下一個(gè)大小值(容量*加載因子)。capacity * load factor
               */
              int threshold;
          
              /**
               * 散列表的加載因子。
               */
              final float loadFactor;
          

            下面我們重點(diǎn)介紹上面幾個(gè)字段:

            ①、Node[] table

            我們說 HashMap 是由數(shù)組+鏈表+紅黑樹組成,這里的數(shù)組就是 table 字段。后面對(duì)其進(jìn)行初始化長度默認(rèn)是 DEFAULTINITIALCAPACITY=16。而且 JDK 聲明數(shù)組的長度總是 2的n次方(一定是合數(shù)),為什么這里要求是合數(shù),一般我們知道哈希算法為了避免沖突都要求長度是質(zhì)數(shù),這里要求是合數(shù),下面在介紹 HashMap 的hashCode() 方法(散列函數(shù)),我們?cè)龠M(jìn)行講解。

            ②、size

            集合中存放key-value 的實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)。

            ③、loadFactor

            裝載因子,是用來衡量 HashMap 滿的程度,計(jì)算HashMap的實(shí)時(shí)裝載因子的方法為:size/capacity,而不是占用桶的數(shù)量去除以capacity。capacity 是桶的數(shù)量,也就是 table 的長度length。

            默認(rèn)的負(fù)載因子0.75 是對(duì)空間和時(shí)間效率的一個(gè)平衡選擇,建議大家不要修改,除非在時(shí)間和空間比較特殊的情況下,如果內(nèi)存空間很多而又對(duì)時(shí)間效率要求很高,可以降低負(fù)載因子loadFactor 的值;相反,如果內(nèi)存空間緊張而對(duì)時(shí)間效率要求不高,可以增加負(fù)載因子 loadFactor 的值,這個(gè)值可以大于1。

            ④、threshold

            計(jì)算公式:capacity * loadFactor。這個(gè)值是當(dāng)前已占用數(shù)組長度的最大值。過這個(gè)數(shù)目就重新resize(擴(kuò)容),擴(kuò)容后的 HashMap 容量是之前容量的兩倍

          5、構(gòu)造函數(shù)

            ①、默認(rèn)無參構(gòu)造函數(shù)

          /**
               * 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),初始化加載因子loadFactor=0.75
               */
              public HashMap() {
                  this.loadFactor=DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
              }
          

            無參構(gòu)造器,初始化散列表的加載因子為0.75

            ②、指定初始容量的構(gòu)造函數(shù)

          /**
               * 
               * @param initialCapacity 指定初始化容量
               * @param loadFactor 加載因子 0.75
               */
              public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
                  //初始化容量不能小于 0 ,否則拋出異常
                  if (initialCapacity < 0)
                      throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                         initialCapacity);
                  //如果初始化容量大于2的30次方,則初始化容量都為2的30次方
                  if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                      initialCapacity=MAXIMUM_CAPACITY;
                  //如果加載因子小于0,或者加載因子是一個(gè)非數(shù)值,拋出異常
                  if (loadFactor <=0 || Float.isNaN(loadFactor))
                      throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                         loadFactor);
                  this.loadFactor=loadFactor;
                  this.threshold=tableSizeFor(initialCapacity);
              }
              // 返回大于等于initialCapacity的最小的二次冪數(shù)值。
              // >>> 操作符表示無符號(hào)右移,高位取0。
              // | 按位或運(yùn)算
              static final int tableSizeFor(int cap) {
                  int n=cap - 1;
                  n |=n >>> 1;
                  n |=n >>> 2;
                  n |=n >>> 4;
                  n |=n >>> 8;
                  n |=n >>> 16;
                  return (n < 0) ? 1 : (n >=MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
              }
          

          6、確定哈希桶數(shù)組索引位置

            前面我們講解哈希表的時(shí)候,我們知道是用散列函數(shù)來確定索引的位置。散列函數(shù)設(shè)計(jì)的越好,使得元素分布的越均勻。HashMap 是數(shù)組+鏈表+紅黑樹的組合,我們希望在有限個(gè)數(shù)組位置時(shí),盡量每個(gè)位置的元素只有一個(gè),那么當(dāng)我們用散列函數(shù)求得索引位置的時(shí)候,我們能馬上知道對(duì)應(yīng)位置的元素是不是我們想要的,而不是要進(jìn)行鏈表的遍歷或者紅黑樹的遍歷,這會(huì)大大優(yōu)化我們的查詢效率。我們看 HashMap 中的哈希算法:

          static final int hash(Object key) {
                  int h;
                  return (key==null) ? 0 : (h=key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
              }
          
              i=(table.length - 1) & hash;//這一步是在后面添加元素putVal()方法中進(jìn)行位置的確定
          

            主要分為三步:

            ①、取 hashCode 值: key.hashCode()

            ②、高位參與運(yùn)算:h>>>16

            ③、取模運(yùn)算:(n-1) & hash

            這里獲取 hashCode() 方法的值是變量,但是我們知道,對(duì)于任意給定的對(duì)象,只要它的 hashCode() 返回值相同,那么程序調(diào)用 hash(Object key) 所計(jì)算得到的 hash碼 值總是相同的。

            為了讓數(shù)組元素分布均勻,我們首先想到的是把獲得的 hash碼對(duì)數(shù)組長度取模運(yùn)算( hash%length),但是計(jì)算機(jī)都是二進(jìn)制進(jìn)行操作,取模運(yùn)算相對(duì)開銷還是很大的,那該如何優(yōu)化呢?

            HashMap 使用的方法很巧妙,它通過 hash & (table.length -1)來得到該對(duì)象的保存位,前面說過 HashMap 底層數(shù)組的長度總是2的n次方,這是HashMap在速度上的優(yōu)化。當(dāng) length 總是2的n次方時(shí),hash & (length-1)運(yùn)算等價(jià)于對(duì) length 取模,也就是 hash%length,但是&比%具有更高的效率。比如 n % 32=n & (32 -1)

            這也解釋了為什么要保證數(shù)組的長度總是2的n次方。

            再就是在 JDK1.8 中還有個(gè)高位參與運(yùn)算,hashCode() 得到的是一個(gè)32位 int 類型的值,通過hashCode()的高16位 異或 低16位實(shí)現(xiàn)的:(h=k.hashCode()) ^ (h >>> 16),主要是從速度、功效、質(zhì)量來考慮的,這么做可以在數(shù)組table的length比較小的時(shí)候,也能保證考慮到高低Bit都參與到Hash的計(jì)算中,同時(shí)不會(huì)有太大的開銷。

            下面舉例說明下,n為table的長度:

          7、添加元素

          //hash(key)就是上面講的hash方法,對(duì)其進(jìn)行了第一步和第二步處理
              public V put(K key, V value) {
                  return putVal(hash(key), key, value, false, true);
              }
              /**
               * 
               * @param hash 索引的位置
               * @param key  鍵
               * @param value  值
               * @param onlyIfAbsent true 表示不要更改現(xiàn)有值
               * @param evict false表示table處于創(chuàng)建模式
               * @return
               */
              final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                      boolean evict) {
                   Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
                   //如果table為null或者長度為0,則進(jìn)行初始化
                   //resize()方法本來是用于擴(kuò)容,由于初始化沒有實(shí)際分配空間,這里用該方法進(jìn)行空間分配,后面會(huì)詳細(xì)講解該方法
                   if ((tab=table)==null || (n=tab.length)==0)
                       n=(tab=resize()).length;
                   //注意:這里用到了前面講解獲得key的hash碼的第三步,取模運(yùn)算,下面的if-else分別是 tab[i] 為null和不為null
                   if ((p=tab[i=(n - 1) & hash])==null)
                       tab[i]=newNode(hash, key, value, null);//tab[i] 為null,直接將新的key-value插入到計(jì)算的索引i位置
                   else {//tab[i] 不為null,表示該位置已經(jīng)有值了
                       Node<K,V> e; K k;
                       if (p.hash==hash &&
                           ((k=p.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                           e=p;//節(jié)點(diǎn)key已經(jīng)有值了,直接用新值覆蓋
                       //該鏈?zhǔn)羌t黑樹
                       else if (p instanceof TreeNode)
                           e=((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                       //該鏈?zhǔn)擎湵?
                       else {
                           for (int binCount=0; ; ++binCount) {
                               if ((e=p.next)==null) {
                                   p.next=newNode(hash, key, value, null);
                                   //鏈表長度大于8,轉(zhuǎn)換成紅黑樹
                                   if (binCount >=TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                       treeifyBin(tab, hash);
                                   break;
                               }
                               //key已經(jīng)存在直接覆蓋value
                               if (e.hash==hash &&
                                   ((k=e.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                                   break;
                               p=e;
                           }
                       }
                       if (e !=null) { // existing mapping for key
                           V oldValue=e.value;
                           if (!onlyIfAbsent || oldValue==null)
                               e.value=value;
                           afterNodeAccess(e);
                           return oldValue;
                       }
                   }
                   ++modCount;//用作修改和新增快速失敗
                   if (++size > threshold)//超過最大容量,進(jìn)行擴(kuò)容
                       resize();
                   afterNodeInsertion(evict);
                   return null;
              }
          

            ①、判斷鍵值對(duì)數(shù)組 table 是否為空或?yàn)閚ull,否則執(zhí)行resize()進(jìn)行擴(kuò)容;

            ②、根據(jù)鍵值key計(jì)算hash值得到插入的數(shù)組索引i,如果table[i]==null,直接新建節(jié)點(diǎn)添加,轉(zhuǎn)向⑥,如果table[i]不為空,轉(zhuǎn)向③;

            ③、判斷table[i]的首個(gè)元素是否和key一樣,如果相同直接覆蓋value,否則轉(zhuǎn)向④,這里的相同指的是hashCode以及equals;

            ④、判斷table[i] 是否為treeNode,即table[i] 是否是紅黑樹,如果是紅黑樹,則直接在樹中插入鍵值對(duì),否則轉(zhuǎn)向⑤;

            ⑤、遍歷table[i],判斷鏈表長度是否大于8,大于8的話把鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹,在紅黑樹中執(zhí)行插入操作,否則進(jìn)行鏈表的插入操作;遍歷過程中若發(fā)現(xiàn)key已經(jīng)存在直接覆蓋value即可;

            ⑥、插入成功后,判斷實(shí)際存在的鍵值對(duì)數(shù)量size是否超過了最大容量threshold,如果超過,進(jìn)行擴(kuò)容。

            ⑦、如果新插入的key不存在,則返回null,如果新插入的key存在,則返回原key對(duì)應(yīng)的value值(注意新插入的value會(huì)覆蓋原value值)

            注意1:看第 58,59 行代碼:

          if (++size > threshold)//超過最大容量,進(jìn)行擴(kuò)容
              resize();
          

            這里有個(gè)考點(diǎn),我們知道 HashMap 是由數(shù)組+鏈表+紅黑樹(JDK1.8)組成,如果在添加元素時(shí),發(fā)生沖突,會(huì)將沖突的數(shù)放在鏈表上,當(dāng)鏈表長度超過8時(shí),會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成紅黑樹。

            那么有如下問題:數(shù)組上有5個(gè)元素,而某個(gè)鏈表上有3個(gè)元素,問此HashMap的 size 是多大?

            我們分析第58,59 行代碼,很容易知道,只要是調(diào)用put() 方法添加元素,那么就會(huì)調(diào)用 ++size(這里有個(gè)例外是插入重復(fù)key的鍵值對(duì),不會(huì)調(diào)用,但是重復(fù)key元素不會(huì)影響size),所以,上面的答案是 7。

            注意2:看第 53 、 60 行代碼:

           afterNodeAccess(e);
           afterNodeInsertion(evict);
          

            這里調(diào)用的該方法,其實(shí)是調(diào)用了如下實(shí)現(xiàn)方法:

          void afterNodeAccess(Node<K,V> p) { }
          void afterNodeInsertion(boolean evict) { }
          

            這都是一個(gè)空的方法實(shí)現(xiàn),我們?cè)谶@里可以不用管,但是在后面介紹 LinkedHashMap 會(huì)用到,LinkedHashMap 是繼承的 HashMap,并且重寫了該方法,后面我們會(huì)詳細(xì)介紹。

          8、擴(kuò)容機(jī)制

            擴(kuò)容(resize),我們知道集合是由數(shù)組+鏈表+紅黑樹構(gòu)成,向 HashMap 中插入元素時(shí),如果HashMap 集合的元素已經(jīng)大于了最大承載容量threshold(capacity * loadFactor),這里的threshold不是數(shù)組的最大長度。那么必須擴(kuò)大數(shù)組的長度,Java中數(shù)組是無法自動(dòng)擴(kuò)容的,我們采用的方法是用一個(gè)更大的數(shù)組代替這個(gè)小的數(shù)組,就好比以前是用小桶裝水,現(xiàn)在小桶裝不下了,我們使用一個(gè)更大的桶。

            JDK1.8融入了紅黑樹的機(jī)制,比較復(fù)雜,這里我們先介紹 JDK1.7的擴(kuò)容源碼,便于理解,然后在介紹JDK1.8的源碼。

          //參數(shù) newCapacity 為新數(shù)組的大小
              void resize(int newCapacity) {
                  Entry[] oldTable=table;//引用擴(kuò)容前的 Entry 數(shù)組
                  int oldCapacity=oldTable.length;
                  if (oldCapacity==MAXIMUM_CAPACITY) {//擴(kuò)容前的數(shù)組大小如果已經(jīng)達(dá)到最大(2^30)了
                      threshold=Integer.MAX_VALUE;///修改閾值為int的最大值(2^31-1),這樣以后就不會(huì)擴(kuò)容了
                      return;
                  }
          
                  Entry[] newTable=new Entry[newCapacity];//初始化一個(gè)新的Entry數(shù)組
                  transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));//將數(shù)組元素轉(zhuǎn)移到新數(shù)組里面
                  table=newTable;
                  threshold=(int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);//修改閾值
              }
              void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
                  int newCapacity=newTable.length;
                  for (Entry<K,V> e : table) {//遍歷數(shù)組
                      while(null !=e) {
                          Entry<K,V> next=e.next;
                          if (rehash) {
                              e.hash=null==e.key ? 0 : hash(e.key);
                          }
                          int i=indexFor(e.hash, newCapacity);//重新計(jì)算每個(gè)元素在數(shù)組中的索引位置
                          e.next=newTable[i];//標(biāo)記下一個(gè)元素,添加是鏈表頭添加
                          newTable[i]=e;//將元素放在鏈上
                          e=next;//訪問下一個(gè) Entry 鏈上的元素
                      }
                  }
              }
          

            通過方法我們可以看到,JDK1.7中首先是創(chuàng)建一個(gè)新的大容量數(shù)組,然后依次重新計(jì)算原集合所有元素的索引,然后重新賦值。如果數(shù)組某個(gè)位置發(fā)生了hash沖突,使用的是單鏈表的頭插入方法,同一位置的新元素總是放在鏈表的頭部,這樣與原集合鏈表對(duì)比,擴(kuò)容之后的可能就是倒序的鏈表了。

            下面我們?cè)诳纯碕DK1.8的。

          final Node<K,V>[] resize() {
                  Node<K,V>[] oldTab=table;
                  int oldCap=(oldTab==null) ? 0 : oldTab.length;//原數(shù)組如果為null,則長度賦值0
                  int oldThr=threshold;
                  int newCap, newThr=0;
                  if (oldCap > 0) {//如果原數(shù)組長度大于0
                      if (oldCap >=MAXIMUM_CAPACITY) {//數(shù)組大小如果已經(jīng)大于等于最大值(2^30)
                          threshold=Integer.MAX_VALUE;//修改閾值為int的最大值(2^31-1),這樣以后就不會(huì)擴(kuò)容了
                          return oldTab;
                      }
                      //原數(shù)組長度大于等于初始化長度16,并且原數(shù)組長度擴(kuò)大1倍也小于2^30次方
                      else if ((newCap=oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                               oldCap >=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                          newThr=oldThr << 1; // 閥值擴(kuò)大1倍
                  }
                  else if (oldThr > 0) //舊閥值大于0,則將新容量直接等于就閥值 
                      newCap=oldThr;
                  else {//閥值等于0,oldCap也等于0(集合未進(jìn)行初始化)
                      newCap=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//數(shù)組長度初始化為16
                      newThr=(int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//閥值等于16*0.75=12
                  }
                  //計(jì)算新的閥值上限
                  if (newThr==0) {
                      float ft=(float)newCap * loadFactor;
                      newThr=(newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                                (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
                  }
                  threshold=newThr;
                  @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
                      Node<K,V>[] newTab=(Node<K,V>[])new Node[newCap];
                  table=newTab;
                  if (oldTab !=null) {
                      //把每個(gè)bucket都移動(dòng)到新的buckets中
                      for (int j=0; j < oldCap; ++j) {
                          Node<K,V> e;
                          if ((e=oldTab[j]) !=null) {
                              oldTab[j]=null;//元數(shù)據(jù)j位置置為null,便于垃圾回收
                              if (e.next==null)//數(shù)組沒有下一個(gè)引用(不是鏈表)
                                  newTab[e.hash & (newCap - 1)]=e;
                              else if (e instanceof TreeNode)//紅黑樹
                                  ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                              else { // preserve order
                                  Node<K,V> loHead=null, loTail=null;
                                  Node<K,V> hiHead=null, hiTail=null;
                                  Node<K,V> next;
                                  do {
                                      next=e.next;
                                      //原索引
                                      if ((e.hash & oldCap)==0) {
                                          if (loTail==null)
                                              loHead=e;
                                          else
                                              loTail.next=e;
                                          loTail=e;
                                      }
                                      //原索引+oldCap
                                      else {
                                          if (hiTail==null)
                                              hiHead=e;
                                          else
                                              hiTail.next=e;
                                          hiTail=e;
                                      }
                                  } while ((e=next) !=null);
                                  //原索引放到bucket里
                                  if (loTail !=null) {
                                      loTail.next=null;
                                      newTab[j]=loHead;
                                  }
                                  //原索引+oldCap放到bucket里
                                  if (hiTail !=null) {
                                      hiTail.next=null;
                                      newTab[j + oldCap]=hiHead;
                                  }
                              }
                          }
                      }
                  }
                  return newTab;
              }
          

            該方法分為兩部分,首先是計(jì)算新桶數(shù)組的容量 newCap 和新閾值 newThr,然后將原集合的元素重新映射到新集合中。

            相比于JDK1.7,1.8使用的是2次冪的擴(kuò)展(指長度擴(kuò)為原來2倍),所以,元素的位置要么是在原位置,要么是在原位置再移動(dòng)2次冪的位置。我們?cè)跀U(kuò)充HashMap的時(shí)候,不需要像JDK1.7的實(shí)現(xiàn)那樣重新計(jì)算hash,只需要看看原來的hash值新增的那個(gè)bit是1還是0就好了,是0的話索引沒變,是1的話索引變成“原索引+oldCap”。

          9、刪除元素

            HashMap 刪除元素首先是要找到 桶的位置,然后如果是鏈表,則進(jìn)行鏈表遍歷,找到需要?jiǎng)h除的元素后,進(jìn)行刪除;如果是紅黑樹,也是進(jìn)行樹的遍歷,找到元素刪除后,進(jìn)行平衡調(diào)節(jié),注意,當(dāng)紅黑樹的節(jié)點(diǎn)數(shù)小于 6 時(shí),會(huì)轉(zhuǎn)化成鏈表。

          public V remove(Object key) {
                  Node<K,V> e;
                  return (e=removeNode(hash(key), key, null, false, true))==null ?
                      null : e.value;
              }
          
              final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                      boolean matchValue, boolean movable) {
                  Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
                  //(n - 1) & hash找到桶的位置
                  if ((tab=table) !=null && (n=tab.length) > 0 &&
                  (p=tab[index=(n - 1) & hash]) !=null) {
                  Node<K,V> node=null, e; K k; V v;
                  //如果鍵的值與鏈表第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相等,則將 node 指向該節(jié)點(diǎn)
                  if (p.hash==hash &&
                  ((k=p.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                  node=p;
                  //如果桶節(jié)點(diǎn)存在下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
                  else if ((e=p.next) !=null) {
                      //節(jié)點(diǎn)為紅黑樹
                  if (p instanceof TreeNode)
                   node=((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);//找到需要?jiǎng)h除的紅黑樹節(jié)點(diǎn)
                  else {
                   do {//遍歷鏈表,找到待刪除的節(jié)點(diǎn)
                       if (e.hash==hash &&
                           ((k=e.key)==key ||
                            (key !=null && key.equals(k)))) {
                           node=e;
                           break;
                       }
                       p=e;
                   } while ((e=e.next) !=null);
                  }
                  }
                  //刪除節(jié)點(diǎn),并進(jìn)行調(diào)節(jié)紅黑樹平衡
                  if (node !=null && (!matchValue || (v=node.value)==value ||
                                (value !=null && value.equals(v)))) {
                  if (node instanceof TreeNode)
                   ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                  else if (node==p)
                   tab[index]=node.next;
                  else
                   p.next=node.next;
                  ++modCount;
                  --size;
                  afterNodeRemoval(node);
                  return node;
                  }
                  }
                  return null;
              }
          

            注意第 46 行代碼

          afterNodeRemoval(node);

            這也是為實(shí)現(xiàn) LinkedHashMap 做準(zhǔn)備的,在這里和上面一樣,是一個(gè)空方法實(shí)現(xiàn),可以不用管。而在 LinkedHashMap 中進(jìn)行了重寫,用來維護(hù)刪除節(jié)點(diǎn)后,鏈表的前后關(guān)系。

          10、查找元素

            ①、通過 key 查找 value

            首先通過 key 找到計(jì)算索引,找到桶位置,先檢查第一個(gè)節(jié)點(diǎn),如果是則返回,如果不是,則遍歷其后面的鏈表或者紅黑樹。其余情況全部返回 null。

          public V get(Object key) {
                  Node<K,V> e;
                  return (e=getNode(hash(key), key))==null ? null : e.value;
              }
          
              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) {
                      //根據(jù)key計(jì)算的索引檢查第一個(gè)索引
                      if (first.hash==hash && // always check first node
                          ((k=first.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                          return first;
                      //不是第一個(gè)節(jié)點(diǎn)
                      if ((e=first.next) !=null) {
                          if (first instanceof TreeNode)//遍歷樹查找元素
                              return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                          do {
                              //遍歷鏈表查找元素
                              if (e.hash==hash &&
                                  ((k=e.key)==key || (key !=null && key.equals(k))))
                                  return e;
                          } while ((e=e.next) !=null);
                      }
                  }
                  return null;
              }
          

            ②、判斷是否存在給定的 key 或者 value

          public boolean containsKey(Object key) {
                  return getNode(hash(key), key) !=null;
              }
              public boolean containsValue(Object value) {
                  Node<K,V>[] tab; V v;
                  if ((tab=table) !=null && size > 0) {
                      //遍歷桶
                      for (int i=0; i < tab.length; ++i) {
                          //遍歷桶中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)元素
                          for (Node<K,V> e=tab[i]; e !=null; e=e.next) {
                              if ((v=e.value)==value ||
                                  (value !=null && value.equals(v)))
                                  return true;
                          }
                      }
                  }
                  return false;
              }
          

          11、遍歷元素

           首先構(gòu)造一個(gè) HashMap 集合:

           HashMap<String,Object> map=new HashMap<>();
           map.put("A","1");
           map.put("B","2");
           map.put("C","3");
          

            ①、分別獲取 key 集合和 value 集合。

          //1、分別獲取key和value的集合
          for(String key : map.keySet()){
              System.out.println(key);
          }
          for(Object value : map.values()){
              System.out.println(value);
          }
          

            ②、獲取 key 集合,然后遍歷key集合,根據(jù)key分別得到相應(yīng)value

           //2、獲取key集合,然后遍歷key,根據(jù)key得到 value
           Set<String> keySet=map.keySet();
           for(String str : keySet){
               System.out.println(str+"-"+map.get(str));
           }
          

            ③、得到 Entry 集合,然后遍歷 Entry

           //3、得到 Entry 集合,然后遍歷 Entry
           Set<Map.Entry<String,Object>> entrySet=map.entrySet();
           for(Map.Entry<String,Object> entry : entrySet){
               System.out.println(entry.getKey()+"-"+entry.getValue());
           }
          

            ④、迭代

          //4、迭代
          Iterator<Map.Entry<String,Object>> iterator=map.entrySet().iterator();
          while(iterator.hasNext()){
              Map.Entry<String,Object> mapEntry=iterator.next();
              System.out.println(mapEntry.getKey()+"-"+mapEntry.getValue());
          }
          

            基本上使用第三種方法是性能最好的,

            第一種遍歷方法在我們只需要 key 集合或者只需要 value 集合時(shí)使用;

            第二種方法效率很低,不推薦使用;

            第四種方法效率也挺好,關(guān)鍵是在遍歷的過程中我們可以對(duì)集合中的元素進(jìn)行刪除。

          12、總結(jié)

            ①、基于JDK1.8的HashMap是由數(shù)組+鏈表+紅黑樹組成,當(dāng)鏈表長度超過 8 時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成紅黑樹,當(dāng)紅黑樹節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)小于 6 時(shí),又會(huì)轉(zhuǎn)化成鏈表。相對(duì)于早期版本的 JDK HashMap 實(shí)現(xiàn),新增了紅黑樹作為底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在數(shù)據(jù)量較大且哈希碰撞較多時(shí),能夠極大的增加檢索的效率。

            ②、允許 key 和 value 都為 null。key 重復(fù)會(huì)被覆蓋,value 允許重復(fù)。

            ③、非線程安全

            ④、無序(遍歷HashMap得到元素的順序不是按照插入的順序)

          參考文檔:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/HashMap.html#

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

          https://www.cnblogs.com/nullllun/p/8327664.html

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