HashMap分析-JDK7和JDK8的HashMap的区别-《Java笔记》

admin 2025-10-19 01:35:49 编程 来源:ZONE.CI 全球网 0 阅读模式

Java HashMap

JDK7 的HashMap

先说 JDK7 中的 HashMap 的数据结构,然后再去看 JDK8 中的 HashMap的数据结构.都知道 JDK7 中的 HashMap 的数据结构是一个数组加上链表的形式,也就是下面这副图,也就是说相当于从左到右,HashMap%20就相当于一个数组,而数组中每个元素是一个单向链表,图中的横向的每一个绿色的方块都表示%20Entry,Entry%20包含四个属性:key,%20value,%20hash%20值还有用于单向链表的%20next。

static%20final%20int%20DEFAULT_INITIAL_CAPACITY%20=%2016;static%20final%20float%20DEFAULT_LOAD_FACTOR%20=%200.75F;int%20threshold;final%20float%20loadFactor;static%20class%20Entry<K,%20V>%20implements%20java.util.Map.Entry<K,%20V>%20{%20%20%20%20final%20K%20key;%20%20%20%20V%20value;%20%20%20%20HashMap.Entry<K,%20V>%20next;%20%20%20%20int%20hash;%20%20%20%20Entry(int%20var1,%20K%20var2,%20V%20var3,%20HashMap.Entry<K,%20V>%20var4)%20{%20%20%20%20%20%20%20%20this.value%20=%20var3;%20%20%20%20%20%20%20%20this.next%20=%20var4;%20%20%20%20%20%20%20%20this.key%20=%20var2;%20%20%20%20%20%20%20%20this.hash%20=%20var1;%20%20%20%20}}

其实如果对比%20JDK7%20和JDK8%20的源码的话,差距不小呢,改动也算是挺大的改动了,CAPACITY:%20当前数组容量,始终保持%202^n,可以扩容,扩容后数组大小为当前的%202%20倍loadFactor:%20负载因子,默认为%200.75threshold:%20扩容的阈值,等于%20capacity%20*%20loadFactor这时候,HashMap%20其实可以看成一种懒加载的方式,当没有数据%20put%20进来的时候,是不会创建数组的。当进行put的时候,数据插入到%20HashMap%20中,

JDK8%20的HashMap

Java8%20对%20HashMap%20进行了一些修改,最大的不同就是利用了红黑树,所以其由%20数组+链表+红黑%20树组成。就像下面的图:

public%20HashMap(int%20initialCapacity,%20float%20loadFactor)%20{%20%20%20%20if%20(initialCapacity%20<%200)%20%20%20%20%20%20%20%20throw%20new%20IllegalArgumentException("Illegal%20initial%20capacity:%20"%20+%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20initialCapacity);%20%20%20%20if%20(initialCapacity%20>%20MAXIMUM_CAPACITY)%20%20%20%20%20%20%20%20initialCapacity%20=%20MAXIMUM_CAPACITY;%20%20%20%20if%20(loadFactor%20<=%200%20||%20Float.isNaN(loadFactor))%20%20%20%20%20%20%20%20throw%20new%20IllegalArgumentException("Illegal%20load%20factor:%20"%20+%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20loadFactor);%20%20%20%20this.loadFactor%20=%20loadFactor;%20%20%20%20this.threshold%20=%20tableSizeFor(initialCapacity);}public%20HashMap(int%20initialCapacity)%20{%20%20%20%20this(initialCapacity,%20DEFAULT_LOAD_FACTOR);}public%20HashMap()%20{%20%20%20%20this.loadFactor%20=%20DEFAULT_LOAD_FACTOR;%20//%20all%20other%20fields%20defaulted}

上面是%20JDK8%20的构造函数在无参构造函数时,JDK8%20是初始化%20loadFactor%20让其等于默认值,那%20JDK7%20是什么样子的呢?

public%20HashMap(int%20initialCapacity,%20float%20loadFactor)%20{%20%20%20%20if%20(initialCapacity%20<%200)%20%20%20%20%20%20%20%20throw%20new%20IllegalArgumentException("Illegal%20initial%20capacity:%20"%20+%20initialCapacity);%20%20%20%20if%20(initialCapacity%20>%20MAXIMUM_CAPACITY)%20%20%20%20%20%20%20%20initialCapacity%20=%20MAXIMUM_CAPACITY;%20%20%20%20if%20(loadFactor%20<=%200%20||%20Float.isNaN(loadFactor))%20%20%20%20%20%20%20%20throw%20new%20IllegalArgumentException("Illegal%20load%20factor:%20"%20+%20loadFactor);%20%20%20%20this.loadFactor%20=%20loadFactor;%20%20%20%20threshold%20=%20initialCapacity;%20%20%20%20init();}public%20HashMap(int%20initialCapacity)%20{%20%20%20%20this(initialCapacity,%20DEFAULT_LOAD_FACTOR);}public%20HashMap()%20{%20%20%20%20this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY,%20DEFAULT_LOAD_FACTOR);}

这么一看是不是感觉有点类似,但是是不是有那个地方有点不一样呢,对,就是无参构造的时候,JDK8在这里和JDK7出现了差异化的地方,JDK7%20是调用了一个有参的构造函数,参数使用了默认值,但是最终的结果实际上是一致的,都是使用的一个默认值。这里最重要的就是数据结构了,一个使用的数组+链表,另外一个则是数组+链表+红黑树。那就区别在红黑树了,就得好好的说说红黑树到底是个什么玩意!

红黑树

红黑树又称红-黑二叉树,它首先是一颗二叉树,它具有二叉树所有的特性。同时红黑树更是一颗自平衡的排序二叉树。为什么平衡?就是因为它在进行插入和删除操作时通过特定操作保持二叉查找树的平衡,从而获得较高的查找性能。红黑树有下面几个特性

  • 1、每个节点要么是红色,要么是黑色,但根节点永远是黑色的;
  • 2、每个红色节点的两个子节点一定都是黑色;
  • 3、红色节点不能连续(也即是,红色节点的孩子和父亲都不能是红色);
  • 4、从任一节点到其子树中每个叶子节点的路径都包含相同数量的黑色节点;
  • 5、所有的叶节点都是是黑色的(注意这里说叶子节点其实是上图中的%20NIL%20节点);

在树的结构发生改变时(插入或者删除操作),往往会破坏上述条件3或条件4,但是呢,他在经过调整过后,还能使得查找树重新满足红黑树的条件而在%20HashMap%20中最直接的使用体现,就是在插入的方法上做出和%20JDK7%20不一样的体现,源码放上:

/**%20*%20红黑树的插入操作%20*/final%20TreeNode<K,V>%20putTreeVal(HashMap<K,V>%20map,%20Node<K,V>[]%20tab,%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20int%20h,%20K%20k,%20V%20v)%20{%20%20%20%20Class<?>%20kc%20=%20null;%20%20%20%20boolean%20searched%20=%20false;%20%20%20%20TreeNode<K,V>%20root%20=%20(parent%20!=%20null)%20?%20root()%20:%20this;%20%20%20%20for%20(TreeNode<K,V>%20p%20=%20root;;)%20{%20%20%20%20%20%20%20%20//dir:遍历的方向,%20ph:p节点的hash值%20%20%20%20%20%20%20%20int%20dir,%20ph;%20K%20pk;%20%20%20%20%20%20%20%20//红黑树是根据hash值来判断大小%20%20%20%20%20%20%20%20//%20-1:左孩子方向%201:右孩子方向%20%20%20%20%20%20%20%20if%20((ph%20=%20p.hash)%20>%20h)%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20dir%20=%20-1;%20%20%20%20%20%20%20%20else%20if%20(ph%20<%20h)%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20dir%20=%201;%20%20%20%20%20%20%20%20//如果key存在的话就直接返回当前节点%20%20%20%20%20%20%20%20else%20if%20((pk%20=%20p.key)%20==%20k%20||%20(k%20!=%20null%20&&%20k.equals(pk)))%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20p;%20%20%20%20%20%20%20%20//如果当前插入的类型和正在比较的节点的Key是Comparable的话,就直接通过此接口比较%20%20%20%20%20%20%20%20else%20if%20((kc%20==%20null%20&&%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20(kc%20=%20comparableClassFor(k))%20==%20null)%20||%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20(dir%20=%20compareComparables(kc,%20k,%20pk))%20==%200)%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(!searched)%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20TreeNode<K,V>%20q,%20ch;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20searched%20=%20true;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//尝试在p的左子树或者右子树中找到了目标元素%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(((ch%20=%20p.left)%20!=%20null%20&&%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20(q%20=%20ch.find(h,%20k,%20kc))%20!=%20null)%20||%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20((ch%20=%20p.right)%20!=%20null%20&&%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20(q%20=%20ch.find(h,%20k,%20kc))%20!=%20null))%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20q;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//获取遍历的方向%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20dir%20=%20tieBreakOrder(k,%20pk);%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20%20%20%20%20//上面的所有if-else判断都是在判断下一次进行遍历的方向,即dir%20%20%20%20%20%20%20%20TreeNode<K,V>%20xp%20=%20p;%20%20%20%20%20%20%20%20//当下面的if判断进去之后就代表找到了目标操作元素,即xp%20%20%20%20%20%20%20%20if%20((p%20=%20(dir%20<=%200)%20?%20p.left%20:%20p.right)%20==%20null)%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20Node<K,V>%20xpn%20=%20xp.next;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//插入新的元素%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20TreeNode<K,V>%20x%20=%20map.newTreeNode(h,%20k,%20v,%20xpn);%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(dir%20<=%200)%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20xp.left%20=%20x;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20else%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20xp.right%20=%20x;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//因为TreeNode今后可能退化成链表,在这里需要维护链表的next属性%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20xp.next%20=%20x;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//完成节点插入操作%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20x.parent%20=%20x.prev%20=%20xp;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(xpn%20!=%20null)%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20((TreeNode<K,V>)xpn).prev%20=%20x;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//插入操作完成之后就要进行一定的调整操作了%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20moveRootToFront(tab,%20balanceInsertion(root,%20x));%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20null;%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20}}

那么问题来了,他肯定想知道的是为什么要引入红黑树的设计,之前%20JDK7%20的%20HashMap%20使用的不是很不错的么?而答案也是需要理解的:(当冲突的链表长度超过8个的时候),为什么要这样设计呢?好处就是避免在最极端的情况下冲突链表变得很长很长,在查询的时候,效率会非常慢。

  • 红黑树查询:其访问性能近似于折半查找,时间复杂度O(logn);
  • 链表查询:这种情况下,需要遍历全部元素才行,时间复杂度O(n);
以太坊cppgolang区别 编程

以太坊cppgolang区别

以太坊是一种去中心化的开源平台,它采用智能合约技术,旨在构建和运行不受干扰的分布式应用程序。作为目前最受欢迎的区块链平台之一,以太坊提供了多种编程语言的支持,其
progolang 编程

progolang

Go语言(Golang)是由Google开发的一门静态类型编程语言。作为一名专业的Golang开发者,我深知这门语言的优势和特点。在本文中,我将介绍Golang
golangn个发送者 编程

golangn个发送者

Golang是一种开源的编程语言,由Google团队开发,旨在提高程序的并发性和简化软件开发过程。在Go语言中,有时需要向多个接收者发送信息。本文将介绍如何在G
golang技能图谱 编程

golang技能图谱

从互联网行业的快速发展到人工智能技术的日益成熟,各种编程语言也应运而生。而在这众多的编程语言中,Golang(即Go)作为一门强大且高效的开发语言备受关注。Go
评论:0   参与:  6