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专题一 HashMap底层数据结构(二)

专题一 HashMap底层数据结构(二)

作者: RainySpring | 来源:发表于2020-03-20 23:19 被阅读0次

    最近加班比较严重,累-_- 今天到家就来继续写,不能半途而废,希望未来的我们会感谢现在努力拼搏的我们!

    继续,其实JDK8对HashMap主要做了以下几点改动:
    1、底层数据结构新加了红黑数,在链表达到一定长度(8)的时候自动转化为红黑树,提高查询效率
    2、put使用尾插法
    3、节点使用Node数据结构,实际上还是继承Entry
    4、先入值,后扩容
    5、resize后节点不会倒置,找到节点移动规律,省去了重新计算hash值的时间

    接下来我们来分析下源码:

    /**
         * Implements Map.put and related methods.
         *
         * @param hash hash for key
         * @param key the key
         * @param value the value to put
         * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
         * @param evict if false, the table is in creation mode.
         * @return previous value, or null if none
         */
        final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) {
            //Entry改为Node
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //  没有初始化table大小的前提下,先扩容resize()(开辟一块空间)
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
          // i = (n - 1) & hash :计算出数组的位置,并判断当前位置没有人说明我是最先来的,哈哈哈
          // 创建新的节点node
            if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        //如果计算出的数组位置有数据了,name
            else {
                Node<K,V> e; K k;
                // 判断当前占着头节点位置的是否就是和我长的一样
                if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;
                //判断是不是数节点,就是想看看这个数组位置上是挂着链表还是树。。。。兴趣一
                else if (p instanceof TreeNode)
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            //哦,原来挂着链表
                else {
              //for循环的目的:沿着当前位置向下判断
                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                      //1、下个节点指向为null,说明当前节点是根节点,然后创建当前位置节点的下一节点(put的元素成为根节点****尾插法*****)
                        if ((e = p.next) == null) {
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                          //链表长度达到TREEIFY_THRESHOLD 临界值8,触发变树指令treeifyBin。。兴趣二(不一定变!)***红黑树***
                            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                treeifyBin(tab, hash);
                            break;
                        }
                //2、下一节点就是我嘛,重复插入了
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            break;
              //3、下一节点存在,和我长得又不像,把偏移量px指向下一节点,继续找下一节点的下一节点。。循环呗
                        p = e;
                    }
                }
    
            // 针对第3点 :key重复,返回原value值
                if (e != null) { // existing mapping for key
                    V oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                        e.value = value;
                    afterNodeAccess(e);
                    return oldValue;
                }
            }
            ++modCount;
        //size到负载大小(threshold=0.75*数组长度(默认1<<4 = 16),扩容
            if (++size > threshold)
                resize();
            afterNodeInsertion(evict);
            return null;
        }
    

    从上面put源码分析可以知道,jdk8对HashMap的改变主要在数据结构的选型方面做了优化,使用尾插法在一定程度上提高了put的效率,选择红黑树提高了查询效率(数据量大时不需要像链表那样从头开始遍历查询)
    JDK1.8与JDK1.7的性能对比
    HashMap中,如果key经过hash算法得出的数组索引位置全部不相同,即Hash算法非常好,那样的话,getKey方法的时间复杂度就是O(1),如果Hash算法技术的结果碰撞非常多,假如Hash算极其差,所有的Hash算法结果得出的索引位置一样,那样所有的键值对都集中到一个桶中,或者在一个链表中,或者在一个红黑树中,时间复杂度分别为O(n)和O(lgn)。 鉴于JDK1.8做了多方面的优化,总体性能优于JDK1.7,下面我们从两个方面用例子证明这一点。
    感兴趣的同学可以研究下:

    兴趣一:如何在红黑树的前提下插入一个新的节点?(红黑树的数据结构原理)

    兴趣二:链表在达到默认临界值8的时候是如何转化为红黑树?
    这里涉及到红黑树的特性

    参考文章:
    Java 8系列之重新认识HashMap

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