1.idea debug进入HashMap源码时传参不正确?
2.HashMap为ä»ä¹ä¸å®å
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3.List LinkedList HashSet HashMap底层原理剖析
4.结合源码探究HashMap初始化容量问题
5.HashMap实现原理一步一步分析(1-put方法源码整体过程)
6.为什么HashMap是源码线程不安全的
idea debug进入HashMap源码时传参不正确?
我测试了下面的代码:分别在这四个位置打了断点以监控程序的运行情况,debug后,源码进入第一次断点的源码位置为:
与题主说的情况一致,而没有进入我的源码第一个断点进行输出,而后F9:
发现还是源码在put文件,经多次F9之后,源码imessage软件源码可以看出来,源码其实java的源码jvm在启动的时候,在底层也自行调用的源码put方法,将jvm所需要的源码一些动态库、jar包put到某个map之中,源码具体是源码哪个map看不出来。要等到jvm底层将所有东西准备好后,源码才进行main函数。源码
jvm准备需要put多少次我就不数了,源码现在我先把put的断点取消,让程序debug到我的第一个断点处:
这个时候将put方法打上断点,F9发现:
奇怪的key值增加了,它将我的classes编译目录丢进去了,继续F9,和上一步差不多,再再次F9,终于来了:
继续F9,终于到达了我的第二个断点:
继续F9,这次没有put奇怪的东西了:
继续:
最后:
然后程序退出:
综上,jvm在启动的时候会在程序背后隐式地将一些配置啊什么的通过put方法放到某些地方,不用关心,你遇到的情况是正常的也是正确的
HashMap为ä»ä¹ä¸å®å ¨ï¼
æ们é½ç¥éHashMapæ¯çº¿ç¨ä¸å®å ¨çï¼å¨å¤çº¿ç¨ç¯å¢ä¸ä¸å»ºè®®ä½¿ç¨ï¼ä½æ¯å ¶çº¿ç¨ä¸å®å ¨ä¸»è¦ä½ç°å¨ä»ä¹å°æ¹å¢ï¼æ¬æå°å¯¹è¯¥é®é¢è¿è¡è§£å¯ã1.jdk1.7ä¸çHashMap
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public class HashMapTest { public static void main(String[] args) { HashMapThread thread0 = new HashMapThread(); HashMapThread thread1 = new HashMapThread(); HashMapThread thread2 = new HashMapThread(); HashMapThread thread3 = new HashMapThread(); HashMapThread thread4 = new HashMapThread(); thread0.start(); thread1.start(); thread2.start(); thread3.start(); thread4.start(); }}class HashMapThread extends Thread { private static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(); private static Map map = new HashMap<>(); @Override public void run() { while (ai.get() < ) { map.put(ai.get(), ai.get()); ai.incrementAndGet(); } }}
ä¸è¿°ä»£ç æ¯è¾ç®åï¼å°±æ¯å¼å¤ä¸ªçº¿ç¨ä¸æè¿è¡putæä½ï¼å¹¶ä¸HashMapä¸AtomicIntegeré½æ¯å ¨å±å ±äº«çã
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void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { int newCapacity = newTable.length; for (Entry e : table) { while(null != e) { Entry next = e.next; if (rehash) { e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key); } int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } } }
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2.jdk1.8ä¸HashMap
å¨jdk1.8ä¸å¯¹HashMapè¿è¡äºä¼åï¼å¨åçhash碰æï¼ä¸åéç¨å¤´ææ³æ¹å¼ï¼èæ¯ç´æ¥æå ¥é¾è¡¨å°¾é¨ï¼å æ¤ä¸ä¼åºç°ç¯å½¢é¾è¡¨çæ åµï¼ä½æ¯å¨å¤çº¿ç¨çæ åµä¸ä»ç¶ä¸å®å ¨ï¼è¿éæ们çjdk1.8ä¸HashMapçputæä½æºç ï¼
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node[] tab; Node p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // å¦æ没æhash碰æåç´æ¥æå ¥å ç´ tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { 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); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; } è¿æ¯jdk1.8ä¸HashMapä¸putæä½ç主å½æ°ï¼ 注æ第6è¡ä»£ç ï¼å¦æ没æhash碰æåä¼ç´æ¥æå ¥å ç´ ãå¦æ线ç¨Aå线ç¨Båæ¶è¿è¡putæä½ï¼å好è¿ä¸¤æ¡ä¸åçæ°æ®hashå¼ä¸æ ·ï¼å¹¶ä¸è¯¥ä½ç½®æ°æ®ä¸ºnullï¼æ以è¿çº¿ç¨AãBé½ä¼è¿å ¥ç¬¬6è¡ä»£ç ä¸ã
å设ä¸ç§æ åµï¼çº¿ç¨Aè¿å ¥åè¿æªè¿è¡æ°æ®æå ¥æ¶æèµ·ï¼è线ç¨Bæ£å¸¸æ§è¡ï¼ä»èæ£å¸¸æå ¥æ°æ®ï¼ç¶å线ç¨Aè·åCPUæ¶é´çï¼æ¤æ¶çº¿ç¨Aä¸ç¨åè¿è¡hashå¤æäºï¼é®é¢åºç°ï¼çº¿ç¨Aä¼æ线ç¨Bæå ¥çæ°æ®ç»è¦çï¼åç线ç¨ä¸å®å ¨ã
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List LinkedList HashSet HashMap底层原理剖析
ArrayList底层数据结构采用数组。数组在Java中连续存储,因此查询速度快,时间复杂度为O(1),插入数据时可能会慢,特别是memetic算法源码需要移动位置时,时间复杂度为O(N),但末尾插入时时间复杂度为O(1)。数组需要固定长度,ArrayList默认长度为,最大长度为Integer.MAX_VALUE。在添加元素时,如果数组长度不足,则会进行扩容。JDK采用复制扩容法,通过增加数组容量来提升性能。若数组较大且知道所需存储数据量,可设置数组长度,或者指定最小长度。例如,设置最小长度时,扩容长度变为原有容量的1.5倍,从增加到。
LinkedList底层采用双向列表结构。链表存储为物理独立存储,因此插入操作的时间复杂度为O(1),且无需扩容,也不涉及位置挪移。然而,查询操作的时间复杂度为O(N)。LinkedList的add和remove方法中,add默认添加到列表末尾,无需移动元素,相对更高效。而remove方法默认移除第一个元素,移除指定元素时则需要遍历查找,但与ArrayList相比,无需执行位置挪移。律师问答源码
HashSet底层基于HashMap。HashMap在Java 1.7版本之前采用数组和链表结构,自1.8版本起,则采用数组、链表与红黑树的组合结构。在Java 1.7之前,链表使用头插法,但在高并发环境下可能会导致链表死循环。从Java 1.8开始,链表采用尾插法。在创建HashSet时,通常会设置一个默认的负载因子(默认值为0.),当数组的使用率达到总长度的%时,会进行数组扩容。HashMap的put方法和get方法的源码流程及详细逻辑可能较为复杂,涉及哈希算法、负载因子、扩容机制等核心概念。
结合源码探究HashMap初始化容量问题
探究HashMap初始化容量问题
在深入研究HashMap源码时,有一个问题引人深思:为何在知道需要存储n个键值对时,我们通常会选择初始化容量为capacity = n / 0. + 1?
本文旨在解答这一疑惑,适合具备一定HashMap基础知识的读者。请在阅读前,思考以下问题:
让我们通过解答这些问题,逐步展开对HashMap初始化容量的深入探讨。
源码探究
让我们从实际代码出发,通过debug逐步解析HashMap的初始化逻辑。
举例:初始化一个容量为9的HashMap。
执行代码后,我们发现初始化容量为,且阈值threshold设置为。
解析
通过debug,商城源码模式我们首先关注到构造方法中的初始化逻辑。注意到,初始化阈值时,实际调用的是`tabliSizeFor(int n)`方法,它返回第一个大于等于n的2的幂。例如,`tabliSizeFor(9)`返回,`tabliSizeFor()`返回,`tabliSizeFor(8)`返回8。
继续解析
在构造方法结束后,我们通过debug继续追踪至`put`方法,直至`putVal`方法。
在`putVal`方法中,我们发现当第一次调用`put`时,table为null,从而触发初始化逻辑。在初始化过程中,关键在于`resize()`方法中对新容量`newCap`的初始化,即等于构造方法中设置的阈值`threshold`()。
阈值更新
在初始化后,我们进一步关注`updateNewThr`的代码逻辑,发现新的阈值被更新为新容量乘以负载因子,即 * 0.。
案例分析
举例:初始化一个容量为8的HashMap。
解答:答案是8,因为`tableSizeFor`方法返回大于等于参数的2的幂,而非严格大于。
扩容问题
举例:当初始化容量为时,放入9个不同的entry是否会引发扩容。
解答:不会,因为扩容条件与阈值有关,当map中存储的ema通道源码键值对数量大于阈值时才触发扩容。根据第一问,初始化容量是,阈值为 * 0. = 9,我们只放了9个,因此不会引起扩容。
容量选择
举例:已知需要存储个键值对,如何选择合适的初始化容量。
解答:初始化容量的目的是减少扩容次数以提高效率并节省空间。选择容量时,应考虑既能防止频繁扩容又能充分利用空间。具体选择取决于实际需求和预期键值对的数量。
总结
通过本文的探讨,我们深入了解了HashMap初始化容量背后的逻辑和原因。希望这些解析能够帮助您更深入地理解HashMap的内部工作原理。如果您对此有任何疑问或不同的见解,欢迎在评论区讨论。
最后,如有帮助,欢迎点赞分享。
HashMap实现原理一步一步分析(1-put方法源码整体过程)
本文分享了HashMap内部的实现原理,重点解析了哈希(hash)、散列表(hash table)、哈希码(hashcode)以及hashCode()方法等基本概念。
哈希(hash)是将任意长度的输入通过散列算法转换为固定长度输出的过程,建立一一对应关系。常见算法包括MD5加密和ASCII码表。
散列表(hash table)是一种数据结构,通过关键码值映射到表中特定位置进行快速访问。
哈希码(hashcode)是散列表中对象的存储位置标识,用于查找效率。
Object类中的hashCode()方法用于获取对象的哈希码值,以在散列存储结构中确定对象存储地址。
在存储字母时,使用哈希码值对数组大小取模以适应存储范围,防止哈希碰撞。
HashMap在JDK1.7中使用数组+链表结构,而JDK1.8引入了红黑树以优化性能。
HashMap内部数据结构包含数组和Entry对象,数组用于存储Entry对象,Entry对象用于存储键值对。
在put方法中,首先判断数组是否为空并初始化,然后计算键的哈希码值对数组长度取模,用于定位存储位置。如果发生哈希碰撞,使用链表解决。
本文详细介绍了HashMap的存储机制,包括数组+链表的实现方式,以及如何处理哈希碰撞。后续文章将继续深入探讨HashMap的其他特性,如数组长度的优化、多线程环境下的性能优化和红黑树的引入。
为什么HashMap是线程不安全的
这是《Java程序员进阶之路》专栏的第篇,我们来聊聊为什么HashMap是线程不安全的。、多线程下扩容会死循环众所周知,HashMap是通过拉链法来解决哈希冲突的,也就是当哈希冲突时,会将相同哈希值的键值对通过链表的形式存放起来。
JDK7时,采用的是头部插入的方式来存放链表的,也就是下一个冲突的键值对会放在上一个键值对的前面(同一位置上的新元素被放在链表的头部)。扩容的时候就有可能导致出现环形链表,造成死循环。
resize方法的源码:
//newCapacity为新的容量voidresize(intnewCapacity){ //小数组,临时过度下Entry[]oldTable=table;//扩容前的容量intoldCapacity=oldTable.length;//MAXIMUM_CAPACITY为最大容量,2的次方=1<<if(oldCapacity==MAXIMUM_CAPACITY){ //容量调整为Integer的最大值0x7fffffff(十六进制)=2的次方-1threshold=Integer.MAX_VALUE;return;}//初始化一个新的数组(大容量)Entry[]newTable=newEntry[newCapacity];//把小数组的元素转移到大数组中transfer(newTable,initHashSeedAsNeeded(newCapacity));//引用新的大数组table=newTable;//重新计算阈值threshold=(int)Math.min(newCapacity*loadFactor,MAXIMUM_CAPACITY+1);}transfer方法用来转移,将小数组的元素拷贝到新的数组中。
voidtransfer(Entry[]newTable,booleanrehash){ //新的容量intnewCapacity=newTable.length;//遍历小数组for(Entry<K,V>e:table){ while(null!=e){ //拉链法,相同key上的不同值Entry<K,V>next=e.next;//是否需要重新计算hashif(rehash){ e.hash=null==e.key?0:hash(e.key);}//根据大数组的容量,和键的hash计算元素在数组中的下标inti=indexFor(e.hash,newCapacity);//同一位置上的新元素被放在链表的头部e.next=newTable[i];//放在新的数组上newTable[i]=e;//链表上的下一个元素e=next;}}}注意e.next=newTable[i]和newTable[i]=e这两行代码,就会将同一位置上的新元素被放在链表的头部。
扩容前的样子假如是下面这样子。
那么正常扩容后就是下面这样子。
假设现在有两个线程同时进行扩容,线程A在执行到newTable[i]=e;被挂起,此时线程A中:e=3、next=7、e.next=null
线程B开始执行,并且完成了数据转移。
此时,7的next为3,3的next为null。
随后线程A获得CPU时间片继续执行newTable[i]=e,将3放入新数组对应的位置,执行完此轮循环后线程A的情况如下:
执行下一轮循环,此时e=7,原本线程A中7的next为5,但由于table是线程A和线程B共享的,而线程B顺利执行完后,7的next变成了3,那么此时线程A中,7的next也为3了。
采用头部插入的方式,变成了下面这样子:
好像也没什么问题,此时next=3,e=3。
进行下一轮循环,但此时,由于线程B将3的next变为了null,所以此轮循环应该是最后一轮了。
接下来当执行完e.next=newTable[i]即3.next=7后,3和7之间就相互链接了,执行完newTable[i]=e后,3被头插法重新插入到链表中,执行结果如下图所示:
套娃开始,元素5也就成了弃婴,惨~~~
不过,JDK8时已经修复了这个问题,扩容时会保持链表原来的顺序,参照HashMap扩容机制的这一篇。
、多线程下put会导致元素丢失正常情况下,当发生哈希冲突时,HashMap是这样的:
但多线程同时执行put操作时,如果计算出来的索引位置是相同的,那会造成前一个key被后一个key覆盖,从而导致元素的丢失。
put的源码:
finalVputVal(inthash,Kkey,Vvalue,booleanonlyIfAbsent,booleanevict){ Node<K,V>[]tab;Node<K,V>p;intn,i;//步骤①:tab为空则创建if((tab=table)==null||(n=tab.length)==0)n=(tab=resize()).length;//步骤②:计算index,并对null做处理if((p=tab[i=(n-1)&hash])==null)tab[i]=newNode(hash,key,value,null);else{ Node<K,V>e;Kk;//步骤③:节点key存在,直接覆盖valueif(p.hash==hash&&((k=p.key)==key||(key!=null&&key.equals(k))))e=p;//步骤④:判断该链为红黑树elseif(pinstanceofTreeNode)e=((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this,tab,hash,key,value);//步骤⑤:该链为链表else{ for(intbinCount=0;;++binCount){ if((e=p.next)==null){ p.next=newNode(hash,key,value,null);//链表长度大于8转换为红黑树进行处理if(binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1)//-1for1sttreeifyBin(tab,hash);break;}//key已经存在直接覆盖valueif(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||(key!=null&&key.equals(k))))break;p=e;}}//步骤⑥、直接覆盖if(e!=null){ //existingmappingforkeyVoldValue=e.value;if(!onlyIfAbsent||oldValue==null)e.value=value;afterNodeAccess(e);returnoldValue;}}++modCount;//步骤⑦:超过最大容量就扩容if(++size>threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);returnnull;}问题发生在步骤②这里:
if((p=tab[i=(n-1)&hash])==null)tab[i]=newNode(hash,key,value,null);两个线程都执行了if语句,假设线程A先执行了tab[i]=newNode(hash,key,value,null),那table是这样的:
接着,线程B执行了tab[i]=newNode(hash,key,value,null),那table是这样的:
3被干掉了。
、put和get并发时会导致get到null线程A执行put时,因为元素个数超出阈值而出现扩容,线程B此时执行get,有可能导致这个问题。
注意来看resize源码:
finalNode<K,V>[]resize(){ Node<K,V>[]oldTab=table;intoldCap=(oldTab==null)?0:oldTab.length;intoldThr=threshold;intnewCap,newThr=0;if(oldCap>0){ //超过最大值就不再扩充了,就只好随你碰撞去吧if(oldCap>=MAXIMUM_CAPACITY){ threshold=Integer.MAX_VALUE;returnoldTab;}//没超过最大值,就扩充为原来的2倍elseif((newCap=oldCap<<1)<MAXIMUM_CAPACITY&&oldCap>=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr=oldThr<<1;//doublethreshold}elseif(oldThr>0)//initialcapacitywasplacedinthresholdnewCap=oldThr;else{ //zeroinitialthresholdsignifiesusingdefaultsnewCap=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;newThr=(int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR*DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}//计算新的resize上限if(newThr==0){ floatft=(float)newCap*loadFactor;newThr=(newCap<MAXIMUM_CAPACITY&&ft<(float)MAXIMUM_CAPACITY?(int)ft:Integer.MAX_VALUE);}threshold=newThr;@SuppressWarnings({ "rawtypes","unchecked"})Node<K,V>[]newTab=(Node<K,V>[])newNode[newCap];table=newTab;}线程A执行完table=newTab之后,线程B中的table此时也发生了变化,此时去get的时候当然会get到null了,因为元素还没有转移。
为了便于大家更系统化地学习Java,二哥已经将《Java程序员进阶之路》专栏开源到GitHub上了,大家只需轻轻地star一下,就可以和所有的小伙伴一起打怪升级了。
GitHub地址:/itwanger/toBeBetterJavaer
concurrenthashmap1.8源码如何详细解析?
ConcurrentHashMap在JDK1.8的线程安全机制基于CAS+synchronized实现,而非早期版本的分段锁。
在JDK1.7版本中,ConcurrentHashMap采用分段锁机制,包含一个Segment数组,每个Segment继承自ReentrantLock,并包含HashEntry数组,每个HashEntry相当于链表节点,用于存储key、value。默认支持个线程并发,每个Segment独立,互不影响。
对于put流程,与普通HashMap相似,首先定位至特定的Segment,然后使用ReentrantLock进行操作,后续过程与HashMap基本相同。
get流程简单,通过hash值定位至segment,再遍历链表找到对应元素。需要注意的是,value是volatile的,因此get操作无需加锁。
在JDK1.8版本中,线程安全的关键在于优化了put流程。首先计算hash值,遍历node数组。若位置为空,则通过CAS+自旋方式初始化。
若数组位置为空,尝试使用CAS自旋写入数据;若hash值为MOVED,表示需执行扩容操作;若满足上述条件均不成立,则使用synchronized块写入数据,同时判断链表或转换为红黑树进行插入。链表操作与HashMap相同,链表长度超过8时转换为红黑树。
get查询流程与HashMap基本一致,通过key计算位置,若table对应位置的key相同则返回结果;如为红黑树结构,则按照红黑树规则获取;否则遍历链表获取数据。