Hashmap在JDK8中的提升


HashMap使用key的hashCode()和equals()方法來將值划分到不同的桶里。

桶的數量通常要比map中的記錄的數量要稍大。這樣 每一個桶包含的值會比較少(最好是一個)。當通過key進行查找時,我們能夠在常數時間內迅速定位到某個桶(使用hashCode()對桶的數量進行取模) 以及要找的對象。

這些東西你應該都已經知道了。你可能還知道哈希碰撞會對hashMap的性能帶來災難性的影響。假設多個hashCode()的值落到同一個桶內的 時候,這些值是存儲到一個鏈表中的。最壞的情況下,全部的key都映射到同一個桶中,這樣hashmap就退化成了一個鏈表——查找時間從O(1)到 O(n)。

當然這是在jdk8曾經,JDK1.6中HashMap採用的是位桶+鏈表的方式,即我們常說的散列鏈表的方式,而JDK1.8中採用的是位桶+鏈表/紅黑樹的方式。也是非線程安全的。當某個位桶的鏈表的長度達到某個閥值的時候,這個鏈表就將轉換成紅黑樹。

看以下的代碼

//鏈表節點
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
//省略
}
//紅黑樹節點
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links
TreeNode<K,V> left;
TreeNode<K,V> right;
TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion
boolean red;
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
//省略
}
// HashMap的主要屬性
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
// 槽數組。Node<K,V>類型。TreeNode extends LinkedHashMap.Entry<K,V>,所以能夠存放TreeNode來實現Tree bins
transient Node<K,V>[] table;

transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

transient int size;
// 去掉了volatile的修飾符
transient int modCount;

int threshold;

final float loadFactor;

...

}
//計算key的hashstatic final int hash(Object key) {        int h;        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); }
飯后我們在看看詳細的put和get方法

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;
//hash & length-1 定位數組下標
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null)
{
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
/*第一個節點是TreeNode,則採用位桶+紅黑樹結構,
* 調用TreeNode.getTreeNode(hash,key),
*遍歷紅黑樹。得到節點的value
*/
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
final TreeNode<K,V> getTreeNode(int h, Object k) {
//找到紅黑樹的根節點並遍歷紅黑樹
return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
}
/*
*通過hash值的比較,遞歸的去遍歷紅黑樹,這里要提的是compareableClassFor(Class k)這個函數的作用。在某些時候
*假設紅黑樹節點的元素are of the same "class C implements Comparable<C>" type
*利用他們的compareTo()方法來比較大小,這里須要通過反射機制來check他們究竟是不是屬於同一個類,是不是具有可比較性.
*/
final TreeNode<K,V> find(int h, Object k, Class<?> kc) {
TreeNode<K,V> p = this;
do {
int ph, dir; K pk;
TreeNode<K,V> pl = p.left, pr = p.right, q;
if ((ph = p.hash) > h)
p = pl;
else if (ph < h)
p = pr;
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
return p;
else if (pl == null)
p = pr;
else if (pr == null)
p = pl;
else if ((kc != null ||
(kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
p = (dir < 0) ? pl : pr;
else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
return q;
else
p = pl;
} while (p != null);
return null;
}



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

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab;
Node<K,V> p;
int n, i;
//假設table為空或者長度為0,則resize()
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//找到key值相應的槽而且是第一個,直接增加
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e;
K k;
//第一個node的hash值即為要增加元素的hash
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
e = p;
}else if (p instanceof TreeNode)//第一個節點是TreeNode,即tree-bin
/*Tree version of putVal.
*final TreeNode<K,V> putTreeVal(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab,int h, K k, V v)
*/
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//不是TreeNode,即為鏈表,遍歷鏈表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
/*到達鏈表的尾端也沒有找到key值同樣的節點,
*則生成一個新的Node,而且推斷鏈表的節點個數是不是到達轉換成紅黑樹的上界
*達到。則轉換成紅黑樹
*/
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
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);
//返回舊的value值
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}


HashMap會動態的使用一個專門的treemap實現來替換掉它。

這樣做的結果會更好,是O(logn)。而不是糟糕的O(n)。

它是怎樣工作 的?前面產生沖突的那些KEY相應的記錄僅僅是簡單的追加到一個鏈表后面,這些記錄僅僅能通過遍歷來進行查找。

可是超過這個閾值后HashMap開始將列表升 級成一個二叉樹,使用哈希值作為樹的分支變量,假設兩個哈希值不等,但指向同一個桶的話,較大的那個會插入到右子樹里

個性能提升有什么用處?例如說惡意的程序,假設它知道我們用的是哈希算法。它可能會發送大量的請求,導致產生嚴重的哈希碰撞。然后不停的訪問這些 key就能顯著的影響server的性能。這樣就形成了一次拒絕服務攻擊(DoS)。

JDK 8中從O(n)到O(logn)的飛躍,能夠有效地防止類似的攻擊,同一時候也讓HashMap性能的可預測性略微增強了一些。




轉載請注明出處http://blog.csdn.net/a837199685


注意!

本站转载的文章为个人学习借鉴使用,本站对版权不负任何法律责任。如果侵犯了您的隐私权益,请联系我们删除。



 
  © 2014-2022 ITdaan.com 联系我们: