Java 手写设计HashMap源码，让面试官膜拜

Java 手写HashMap源码，让面试官膜拜

一，手写源码

这是一个模仿HashMap的put，get功能的自定义的MyHashMap

package cn.wxs.demo;import java.io.Serializable;
import java.util.*;
import java.util.function.BiConsumer;class MyHashMap<K, V> extends AbstractMap<K,V>implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;private Node<K, V>[] table; // 存储桶数组private transient int size; // 键值对数量private transient int modCount;  //总数private transient int threshold; // 扩容阈值private float loadFactor; // 负载因子@Overridepublic void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {MyHashMap.Node<K,V>[] tab;if (action == null)throw new NullPointerException();if (size > 0 && (tab = table) != null) {int mc = modCount;for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {for (MyHashMap.Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)action.accept(e.key, e.value);}if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}}public MyHashMap() {this(DEFAULT_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}public MyHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {if (initialCapacity <= 0)throw new IllegalArgumentException("Invalid initial capacity");if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))throw new IllegalArgumentException("Invalid load factor");this.table = new Node[initialCapacity];this.size = 0;this.loadFactor = loadFactor;this.threshold = (int) (initialCapacity * loadFactor);}public V get(Object key) {Node<K, V> node = getNode((K) key);return (node != null) ? node.value : null;}public V put(K key, V value) {if (key == null)putForNullKey(value);elseputNonNullKey(key, value);return value;}@Overridepublic Set<Entry<K, V>> entrySet() {return null;}private void putNonNullKey(K key, V value) {int hash = hash(key);int index = indexFor(hash, table.length);// 遍历链表，查找是否已存在相同的键for (Node<K, V> node = table[index]; node != null; node = node.next) {if (node.hash == hash && Objects.equals(node.key, key)) {// 如果找到相同的键，更新对应的值node.value = value;return;}}// 如果没有找到相同的键，将新的键值对添加到链表头部addNode(hash, key, value, index);}private void putForNullKey(V value) {// 对于 null 键，存储在数组的第一个位置for (Node<K, V> node = table[0]; node != null; node = node.next) {if (node.key == null) {// 如果找到 null 键，更新对应的值node.value = value;return;}}// 如果没有找到 null 键，将新的键值对添加到链表头部addNode(0, null, value, 0);}private void addNode(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {// 检查是否需要扩容if (size >= threshold)resize(2 * table.length);// 将新的节点添加到链表头部Node<K, V> newNode = new Node<>(hash, key, value, table[bucketIndex]);table[bucketIndex] = newNode;size++;modCount++;}private Node<K, V> getNode(K key) {if (key == null)return getNodeForNullKey();int hash = hash(key);int index = indexFor(hash, table.length);// 遍历链表，查找指定的键for (Node<K, V> node = table[index]; node != null; node = node.next) {if (node.hash == hash && Objects.equals(node.key, key))return node;}return null;}private Node<K, V> getNodeForNullKey() {// 对于 null 键，存储在数组的第一个位置for (Node<K, V> node = table[0]; node != null; node = node.next) {if (node.key == null)return node;}return null;}private int hash(K key) {// 计算键的哈希值return (key == null) ? 0 : key.hashCode();}private int indexFor(int hash, int length) {// 根据哈希值和数组长度计算索引位置return hash & (length - 1);}private void resize(int newCapacity) {Node<K, V>[] oldTable = table;int oldCapacity = oldTable.length;// 检查是否达到容量上限if (oldCapacity >= 1 << 30)threshold = Integer.MAX_VALUE;elsethreshold = (int) (newCapacity * loadFactor);// 创建新的数组，将旧的键值对重新分配到新的数组中Node<K, V>[] newTable = new Node[newCapacity];transfer(oldTable, newTable);table = newTable;}private void transfer(Node<K, V>[] src, Node<K, V>[] dest) {// 遍历旧的数组，将键值对重新分配到新的数组中for (Node<K, V> node : src) {while (node != null) {Node<K, V> next = node.next;int index = indexFor(node.hash, dest.length);node.next = dest[index];dest[index] = node;node = next;}}}static class Node<K, V> {final int hash; // 哈希值final K key; // 键V value; // 值Node<K, V> next; // 下一个节点Node(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {this.hash = hash;this.key = key;this.value = value;this.next = next;}}public static void main(String[] args) {MyHashMap<String,String> param = new MyHashMap<>();param.put("你好","你好");param.put("你好1","你好1");param.put("你好2","你好2");param.put("你好3","你好3");param.put("你好4","你好4");param.put("你好5","你好4");param.put("你好6","你好4");param.put("你好7","你好4");param.put("你好8","你好4");param.put("你好9","你好4");param.put("你好10","你好4");param.put("你好11","你好4");param.put("你好12","你好4");param.put("你好13","你好4");param.put("你好14","你好4");param.put("你好15","你好4");param.put("你好16","你好4");param.put("你好17","你好4");param.put("你好18","你好4");param.put("你好20","你好4");param.put("你好21","你好4");param.put("你好22","你好4");param.put("你好23","你好4");param.put("你好24","你好4");param.put("你好25","你好4");param.put("你好26","你好4");param.put("你好27","你好4");param.put("你好28","你好4");param.put("你好29","你好4");param.put("你好30","你好4");param.put("你好31","你好4");param.put("你好32","你好4");param.forEach((k,v)-> System.out.println(k));
//        System.out.println(param.get("你好4"));}
}

在这里插入图片描述

二，代码介绍

1.这是一个简单的自定义哈希映射（HashMap）的实现。功能不太完善，代码不太优雅，细节不够好，没有源码的那么好。后面我会慢慢进行优化
2.这段代码实现了一个简化版本的 HashMap，包含了 put 和 get 方法，并使用了数组+链表的存储结构。注意，这里的红黑树部分并未实现，只使用了链表来处理冲突。由于短时间没有办法能按自己的方式写出来全部的功能和底层设计，难度还是比较大的后期我会慢慢的把存储结构改成数组+链表+红黑树的数据结构

请注意，这只是一个简化版本的实现，并没有处理扩容、红黑树转换等复杂的细节。实际的 HashMap 实现要复杂得多。如果你对完整的实现感兴趣，建议你查阅 Java 的 HashMap 源代码，以便更好地理解和学习。

三，下期完善功能

size()
remove(key)
containsKey(key)
containsValue(value)

三，HashMap

HashMap 是 Java 中的一个常用的数据结构，它实现了 Map 接口，并且基于哈希表实现。HashMap 允许存储键值对，并且提供了快速的插入、查找和删除操作。

下面是 HashMap 的一些重要特点和概念：

哈希表：HashMap 内部使用了一个数组来存储数据，这个数组被称为哈希表。哈希表的每个元素称为一个桶（bucket），每个桶可以存储一个或多个键值对。通过计算键的哈希值，可以确定键值对在哈希表中的位置。
哈希函数：哈希函数用于将键映射到哈希表中的索引位置。好的哈希函数能够将键均匀地分布在哈希表的不同位置上，以减少冲突的概率。在 HashMap 中，键的 hashCode() 方法被用作哈希函数。
冲突：当两个不同的键通过哈希函数计算得到的索引位置相同时，就发生了冲突。HashMap 使用链表或红黑树来解决冲突。当冲突较少时，使用链表；当链表长度超过一定阈值时，转换为红黑树，以提高查找的效率。
键的唯一性：在 HashMap 中，键是唯一的。如果尝试将一个已经存在的键插入到 HashMap 中，它的值将被更新为新的值。
null 键：HashMap 允许存储一个键为 null 的键值对。这个键将被存储在哈希表的第一个位置上。
迭代顺序：HashMap 不保证键值对的迭代顺序，它通常是不确定的。如果需要有序的键值对集合，可以使用 LinkedHashMap。