关于Java HashMap自动排序的简单剖析

1.HashMap概述

HashMap是无序的，这里无序的意思是你取出数据的顺序与你存入数据的顺序不同

2.发现问题

当尝试向HashMap中存入int类型的key，可以看到在输出的时候会自动排序

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
  map.put(3, "asdf");
  map.put(2, "asdf");
  map.put(1, "asdf");
  map.put(6, "asdf");
  map.put(5, "asdf");
  map.put(4, "asdf");
  map.put(8, "asdf");
  map.put(9, "asdf");
  map.put(7, "asdf");
  map.put(0, "asdf");

输出

关于Java HashMap自动排序的简单剖析

3.实现原理

我们都知道，HashMap是数组加链表实现的，在链表长度大于8的时候将链表转化为红黑树
数组加链表画一下模型图是这样的，黑色的是数组，橙色的是链表，遍历HashMap的key的时候，先遍历第一列，然后第二列。。。

关于Java HashMap自动排序的简单剖析

4.翻看源码

HashMap的默认数组长度为16，默认负载因子是0.75，意思就是当数组内不为null的元素大于（数组长度*负载因子）的时候就会拓容数组

如果数组长度和负载因子都是默认值，那当在数组中存入第13个元素后就会拓容16*0.75=12

 /**
  * The default initial capacity - MUST be a power of two.
  */
 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
 /**
  * The load factor used when none specified in constructor.
  */
 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

再读一下put方法和hash方法

	public V put(K key, V value) {
  return putVal(hash(key), key, value, false, true);
 }
 //获取key的hash，当key为int类型的时候hash=key的值
 static final int hash(Object key) {
  int h;
  return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
 }
 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
     boolean evict) {
  Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
  //tab就是HashMap的数组，这句话就是初始化数组
  if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
   n = (tab = resize()).length;
  //如果根据hash值来判断将此元素放在什么位置，如果数组当前位置
  //为空直接存放，成为一个长度为一的链表
  if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//==================
   tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
  //如果不是，则将当前元素放在当前位置下元素的后边形成链表
  else {
   Node<K,V> 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<K,V>)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)
  //拓容数组
   resize();
  afterNodeInsertion(evict);
  return null;
 }

5.分析

17行：if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

(n - 1) & hash

n-1就是数组的length-1，现在数组长度是16，

15&hash，

例如，现在存入key为1，

15转成二进制为1111

1 转成二进制为0001,

所以i=15&1=1；

现在1就存放在数组下标为1的位置

如果放2，那就放在数组下标为2的位置，

如果再存放17的话，

1501111

1710001

15&17=1；因为数组下标1的位置有上一次存放的key为1的元素，所以就将key=17的元素挂在key=1的下边，

这是遍历HashMap的key就会变成1,17,2

顺序就会乱掉，现在数组的长度是16，已使用的是2，还没有达到拓容那一步，

6.验证

下边的代码是存放11个数据，拓容要存入第13个数据时进行拓容

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
  map.put(3, "asdf");
  map.put(2, "asdf");
  map.put(1, "asdf");
  map.put(6, "asdf");
  map.put(5, "asdf");
  map.put(4, "asdf");
  map.put(8, "asdf");
  map.put(9, "asdf");
  map.put(7, "asdf");
  map.put(0, "asdf");

  map.put(17,"saf");
//  map.put(10,"saf");
//  map.put(11,"saf");
  for (int i : map.keySet()) {
   System.out.println("key=" + i);
  }
  System.out.println("map.size()===============" + map.size());

下边这段代码的输出结果就是

关于Java HashMap自动排序的简单剖析

和分析的一样，

如果再添加两个数据，使其拓容

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
  map.put(3, "asdf");
  map.put(2, "asdf");
  map.put(1, "asdf");
  map.put(6, "asdf");
  map.put(5, "asdf");
  map.put(4, "asdf");
  map.put(8, "asdf");
  map.put(9, "asdf");
  map.put(7, "asdf");
  map.put(0, "asdf");

  map.put(17,"saf");
//  map.put(10,"saf");
//  map.put(11,"saf");
  for (int i : map.keySet()) {
   System.out.println("key=" + i);
  }
  System.out.println("map.size()===============" + map.size());

输出是

关于Java HashMap自动排序的简单剖析