剖析 Java Hashmap 源碼

在 Java 的集合框架中，HashMap 是一顆璀璨的明珠。通過深入挖掘其源碼，我們將揭開 HashMap 的神秘面紗，理解其底層原理、擴容機制和數據結構。

1. HashMap 源碼導讀

我們首先來看一段簡單的代碼，創建一個空的 HashMap：

import java.util.HashMap;

public class HashMapSource {

    public static void main(String[] args) {
        // 創建一個空的 HashMap
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
    }
}

2. HashMap 底層原理 - 數組與鏈表

HashMap 的底層結構是一個數組，每個數組元素是一個鏈表的頭節點。當我們添加鍵值對時，首先計算鍵的哈希碼，然后通過哈希碼找到對應的數組索引。如果發生哈希沖突，即不同鍵的哈希碼映射到同一個索引，就在該索引處形成一個鏈表。這就是鏈表法處理碰撞的方式。

下面是一個簡化的示例，演示了如何計算哈希碼和確定數組索引：

import java.util.HashMap;

public class HashingExample {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();

        // 計算鍵 "Alice" 的哈希碼
        int hash = "Alice".hashCode();

        // 根據哈希碼確定數組索引
        int index = hash & (map.size() - 1);

        System.out.println("鍵 \"Alice\" 的哈希碼: " + hash);
        System.out.println("對應的數組索引: " + index);
    }
}

3. 擴容機制 - Ensuring Capacity

HashMap 在擴容時，會將數組的長度翻倍，并重新計算每個元素的索引。這一過程在 resize() 方法中實現。我們看一下簡化版本的代碼：

import java.util.HashMap;

public class ResizeExample {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(16);

        // 添加鍵值對，觸發擴容
        map.put("Alice", 95);
        map.put("Bob", 87);
        map.put("Charlie", 92);
    }
}

在這個例子中，初始容量為 16，當添加第四個鍵值對時，觸發了擴容操作。

4. 數據結構 - Node 類的奧秘

HashMap 的每個鍵值對都存儲在一個 Node 類的實例中。這個類有 hash、key、value 和 next 四個字段，用于保存哈希碼、鍵、值以及下一個節點的引用。以下是一個簡化的 Node 類：

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;
    }
}

結語

通過深入分析 HashMap 的源碼，我們揭示了其底層原理、擴容機制和數據結構。每一行代碼都是如何促使 HashMap 這個數據結構在 Java 編程中大放異彩的關鍵。愿你對 HashMap 有了更深層次的理解，編碼的路上更加得心應手！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的简单剖析Hashmap的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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