JAva 8 HashMapソース読み
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シーケンス
Javaソースコードを読むのはjavaプログラマー一人一人の必修科目かもしれませんが、それを知ってこそ、javaをよりよく使用することができ、より美しいプログラムを書くことができます.javaソースコードを読むのも、javaフレームワークのソースコードを読むための基礎を築きました.ソースコードを読むのは、実はもう一つの長編推理小説を読むように、成功を急ぐのではなく、ゆっくり味わう必要があります.この一連の文章は、私がソースコードを読む収穫と構想を記録して、読者も参考にすることができて、ただ参考にすることができて、渠那を聞いてこのようにして、このことを絶対に知っています!本当に大神になるには、ソースを分析するブログをいくつか読むのではなく、自分でソースを読む必要があります.
本文
HashMapは、JavaがHashハッシュ・リストのメンテナンス、サイズの動的拡張、およびHash競合を解決する方法について参考になる集合クラスです.HashMapの使用方法については、JAVA APIドキュメントを読むことをお勧めします.HashMapの使用方法について詳しく説明します.HashMapのソースコードを自分で分析します.
まとめ
JAVA 8におけるHashMapの最適化
ソースコードを読むことで、java 1.8というバージョンでは、SUN大神たちがhashmapのクエリーをさらに最適化していることがわかります.元のhashmapはhashテーブル+チェーンテーブルの形式で、1.8ではhashテーブル+チェーンテーブル/ツリーの形式になります.つまり、一定の条件で同じhash値に対応するチェーンテーブルがツリーに変換され、クエリーが最適化されます.今回Hashmapのソース実装を学習することで,ツリーを用いて配列検索を最適化する方法を学ぶことができる.では、いつ木化しますか.テーブルのサイズはいつ変更しますか?HashMapというクラスメンバーの中にMIN_TREEIFY_CAPACITYの定数は、HashMapが使用される空間サイズがこの定数の値を超えると、ツリー化が開始されることを規定しています.hash値に対応するチェーンテーブルごとにTREEIFY_というものがありますTHRESHOLD定数は,チェーンテーブルの大きさがそれを超えると,このチェーンテーブルをツリー化することを規定している.
ソース分析
HashMapキー変数:
hashmapの重要な変数を紹介した後、最も重要なput()メソッドとresize()メソッドを見ることができます:put():
ここで注意すべき点は、1.なぜhashテーブルに挿入されたデータの対応する位置を検索する際にhash(key)&(length-1)をhash(key)ではなくhash(key)を使用するのか.hash(key)の値はランダムであるため、その範囲を特定することができず、&操作によりhashテーブルの長さを型取ることに相当し、データがhashテーブルにランダムに均一に分布することを保証し、hash値の範囲を制限することができる.2.チェーンテーブルが存在するため、理論的にはhashmapの容量に上限はないが、hashテーブルが拡張を継続できない場合、記憶データの増加に伴い、その検索効率は徐々に低下する.3.負荷因子の役割:負荷因子は、HashMap容量空間の占有度を表し、検索効率と空間利用率のバランスをとるために存在する.Capacity*loadFactor=threshold、thresholdはhashmapの実際の容量サイズを表し、Capacityはhashテーブルの長さです.負荷因子が大きいほど容量空間の占有度が高く、すなわちより多くの要素を収容でき、要素が多くなり、チェーンテーブルが大きくなるため、検索効率が低下する.逆に,負荷因子が小さいほどチェーンテーブル中のデータ量がまばらになり,空間に悪影響を及ぼすが,この場合検索効率が高い.
resize():
resizeについて注意しなければならないのは、1.resize拡張後の容量は、容量が最大になるまで2倍になり、閾値が変更されて拡張が継続されることです.2.resizeの拡張原理によって、Hashmapはデータ挿入の順序性を保証できない.もちろん、保証しなければならないならLinkedHashMapを使うことができる.
Javaソースコードを読むのはjavaプログラマー一人一人の必修科目かもしれませんが、それを知ってこそ、javaをよりよく使用することができ、より美しいプログラムを書くことができます.javaソースコードを読むのも、javaフレームワークのソースコードを読むための基礎を築きました.ソースコードを読むのは、実はもう一つの長編推理小説を読むように、成功を急ぐのではなく、ゆっくり味わう必要があります.この一連の文章は、私がソースコードを読む収穫と構想を記録して、読者も参考にすることができて、ただ参考にすることができて、渠那を聞いてこのようにして、このことを絶対に知っています!本当に大神になるには、ソースを分析するブログをいくつか読むのではなく、自分でソースを読む必要があります.
本文
HashMapは、JavaがHashハッシュ・リストのメンテナンス、サイズの動的拡張、およびHash競合を解決する方法について参考になる集合クラスです.HashMapの使用方法については、JAVA APIドキュメントを読むことをお勧めします.HashMapの使用方法について詳しく説明します.HashMapのソースコードを自分で分析します.
まとめ
JAVA 8におけるHashMapの最適化
ソースコードを読むことで、java 1.8というバージョンでは、SUN大神たちがhashmapのクエリーをさらに最適化していることがわかります.元のhashmapはhashテーブル+チェーンテーブルの形式で、1.8ではhashテーブル+チェーンテーブル/ツリーの形式になります.つまり、一定の条件で同じhash値に対応するチェーンテーブルがツリーに変換され、クエリーが最適化されます.今回Hashmapのソース実装を学習することで,ツリーを用いて配列検索を最適化する方法を学ぶことができる.では、いつ木化しますか.テーブルのサイズはいつ変更しますか?HashMapというクラスメンバーの中にMIN_TREEIFY_CAPACITYの定数は、HashMapが使用される空間サイズがこの定数の値を超えると、ツリー化が開始されることを規定しています.hash値に対応するチェーンテーブルごとにTREEIFY_というものがありますTHRESHOLD定数は,チェーンテーブルの大きさがそれを超えると,このチェーンテーブルをツリー化することを規定している.
ソース分析
HashMapキー変数:
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*
* HashMap
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*
*
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*
*
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*
* ， ，
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
* resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
* most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
*
* 。
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* The smallest table capacity for which bins may be treeified.
* (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
* Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
* between resizing and treeification thresholds.
*
* hash ， 。 ，
* hash ， ， ，
* ， ， ， 。
*
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*
* hash
*/
transient Node[] table;
/**
* The number of key-value mappings contained in this map.
* Hashmap
*/
transient int size;
/**
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).
*
*/
transient int modCount;
/**
* The next size value at which to resize (capacity * load factor).
*
* @serial
*/
// (The javadoc description is true upon serialization.
// Additionally, if the table array has not been allocated, this
// field holds the initial array capacity, or zero signifying
// DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
// ， hashmap 。
int threshold;
/**
* The load factor for the hash table.
* ， ， threshold hashmap 。
* @serial
*/
final float loadFactor;
hashmapの重要な変数を紹介した後、最も重要なput()メソッドとresize()メソッドを見ることができます:put():
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* 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) {
Node[] tab; Node p; int n, i;
// hash ， resize() hash 。
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// hash ， hash
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
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;
// ， putTreeVal()
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;
}
// key，
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// ，， Value
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
// LinkedHashMap ， HashMap
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// put()
if (++size > threshold)
resize();
// LinkedHashMap ， HashMap
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
ここで注意すべき点は、1.なぜhashテーブルに挿入されたデータの対応する位置を検索する際にhash(key)&(length-1)をhash(key)ではなくhash(key)を使用するのか.hash(key)の値はランダムであるため、その範囲を特定することができず、&操作によりhashテーブルの長さを型取ることに相当し、データがhashテーブルにランダムに均一に分布することを保証し、hash値の範囲を制限することができる.2.チェーンテーブルが存在するため、理論的にはhashmapの容量に上限はないが、hashテーブルが拡張を継続できない場合、記憶データの増加に伴い、その検索効率は徐々に低下する.3.負荷因子の役割:負荷因子は、HashMap容量空間の占有度を表し、検索効率と空間利用率のバランスをとるために存在する.Capacity*loadFactor=threshold、thresholdはhashmapの実際の容量サイズを表し、Capacityはhashテーブルの長さです.負荷因子が大きいほど容量空間の占有度が高く、すなわちより多くの要素を収容でき、要素が多くなり、チェーンテーブルが大きくなるため、検索効率が低下する.逆に,負荷因子が小さいほどチェーンテーブル中のデータ量がまばらになり,空間に悪影響を及ぼすが,この場合検索効率が高い.
resize():
final Node[] resize() {
Node[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
// hash 。
if (oldCap > 0) {
// hash ， Integer.MAX_VALUE
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// ，
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
// hash ， ， 。
Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
// ，
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
//
else { // preserve order
Node loHead = null, loTail = null;
Node hiHead = null, hiTail = null;
Node next;
// ， ，
// hashmap 。
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
resizeについて注意しなければならないのは、1.resize拡張後の容量は、容量が最大になるまで2倍になり、閾値が変更されて拡張が継続されることです.2.resizeの拡張原理によって、Hashmapはデータ挿入の順序性を保証できない.もちろん、保証しなければならないならLinkedHashMapを使うことができる.