Java集合ArrayList和HashMap源码学习

Java集合框架

Java集合类主要由两个接口派生出来的：Collection和Map。

各集合接口主要实现子类

备注：jdk1.7_75

List集合

ArrayList实现原理

         基础数据结构：对象引用数组



         默认大小：10，



         每次扩展的大小：当前容量的1.5倍（左移一位实现），如果容量还不够，则直接扩展到所需大小。



        

Add函数实现：



如果index超过当前大小（不是容量），则抛出异常。确保容量足够，把index之后的元素整体拷贝到index+1之后的位置，最后在index放置element。





Set方法：直接替换原数组的值。返回旧值。



Remove(int)方法：同样使用数组拷贝。最后一个元素移除时不会进行拷贝。缩小数组大小 (size-1)=null



Remove(Object)方法：对象==null时移除数组中为null的元素，不为null时采用equals比较，通过时移除。



AddAll(Collection)方法：数组拷贝。



Contains方法，indexOf方法：遍历查找。



优点：查询快，增删慢。

Map集合

HashMap实现原理

         基础数据结构：数组-链表（Entry作为链表结点）



         1.HashMap将键值对封装成一个JavaBean，把Entry对象存在数组中，存放的位置由key的hashcode和数组长度的取模，代码如下





         默认数组大小：16



         默认负载因子：0.75



         桶数组扩容大小：2（不能修改，跟Map的扩容优化有关）。

Put方法：代码如下。



解析：

代码487-489行：如果table为空，则进行初始化，threshold是当前的数组大小。

代码490-491行：key为空时，则进行添加nullkey的键值对。下面会在进行解析。

代码492-493行：根据key的hashcode计算此键值对在数组中的位置。

代码494-502行：遍历i对应的Entry链表，替换掉与当前key的hash值并且key值的引用也相同的Entry，比较引用时会使用==和equals比较，成立一个即可。

代码494-502行：如果没有重复的，则执行添加函数。

 

PutForNullKey方法：添加key为null的Entry，放到数组第1位.



AddEntry方法：



         解析：如果当前Entry的个数（size）大于阈值（threshold）并且桶数组（table）中bucketIndex位置上的元素不为空时，进行扩容操作，扩容大小为原先的2倍。

         如果不需要扩容，则在bucket位置上创建一个Entry，放到链表首部。



Map扩容机制
         扩容时机：当向容器添加元素的时候，会判断当前容器的元素个数，如果大于等于阈值---即当前数组的长度乘以加载因子的值的时候，就要自动扩容啦。

参考博客：http://blog.csdn.net/aichuanwendang/article/details/53317351

扩容(resize)就是重新计算容量，向HashMap对象里不停的添加元素，而HashMap对象内部的数组无法装载更多的元素时，对象就需要扩大数组的长度，以便能装入更多的元素。当然Java里的数组是无法自动扩容的，方法是使用一个新的数组代替已有的容量小的数组，就像我们用一个小桶装水，如果想装更多的水，就得换大水桶。

Resize方法：



解析：使用新的容量值创建数组，在将数据转移到新数组中去。最后更新索引值，修正阈值（threshold）新阈值为新容量*负载因子和最大容量+1的最小值。

Transfer方法：



解析：遍历旧数组，重新计算hash值，再根据hash值放置Entry的位置。JDK1.8对此有优化（不需要重新计算hash值）。

Get方法：



如果可以为空则直接从table[0]中查找。不为空根据hash值查找Entry在桶数组中的位置，在遍历链表查找key的hash值相同并且引用比较也相同的Entry。引用比较也采用==和equals。

代码如下：

 


总结：
l  Map的基础数据结构为Entry数组-链表，

l  增加Entry的方式步骤

1.        根据key的hash值计算Entry所在桶数组的位置（bucketIndex）

2.        在根据bucketIndex找到链表，遍历链表检查是否由重复值。

3.        检查是否需要扩容，如果需要则进行扩容

4.        将Entry插入到链表的头部。

l  插入Entry的过程即用到了hash比对也用到了引用比对（==和equals）

l  查找过程步骤如下

1.        如果为空，在table[0]中查找

2.        根据key的hash值计算Entry所在桶数组的位置（bucketIndex）

3.        遍历链表根据key的hash和引用比对（==和equals）找到Entry