Java中HashMap的Put方法实现原理

一、HashMap简介

HashMap是Java集合框架中用于存储数据的重要容器之一。它能够通过快速的插入和查找操作来高效的管理数据。Java中的HashMap是通过哈希表实现的，该哈希表存储着键值对，其中每个键对象通过哈希算法映射到相关的值对象。在Java 8中，HashMap的实现从链表转变为了红黑树，从而优化了大规模数据的操作效率。

二、实现原理

HashMap中的put方法是作为HashMap中数据插入的主要接口，其实现原理可以分为以下几个步骤：

1. 计算哈希值

在向HashMap中插入数据之前，首先需要计算出待插入的键对象的哈希值。在Java中，使用hashCode()函数来计算对象的哈希值。在计算哈希值时，hashCode()函数会调用Object类的本地方法，通过对对象的数据进行计算求出其唯一的哈希值。对于基本类型的数据，其hashCode()函数是根据其数据本身直接进行计算得出的。

public int hashCode(){
    // 根据数据计算哈希值
    return this.data;
}

2. 根据哈希值找到对应的桶

在计算出哈希值之后，需要根据该值找到HashMap中对应的桶。一个桶中可以存储多个键值对，每个桶中的键值对通过链表或红黑树进行管理。如果两个键对象的哈希值相等，那么会被插到同一个桶中，并通过链表或红黑树进行管理。

/**
 * 根据哈希值找到对应的桶
 * @param hash 待插入对象的哈希值
 * @param table 内部数组
 * @param n 内部数组长度
 * @return 对应桶名
 */
static int indexFor(int hash, int n) {
    return hash & (n-1);
}

3. 插入键值对

一旦找到了待插入键对象对应的桶，就可以向该桶中插入键值对了。如果键对象的哈希值在该桶中已经存在，那么插入的对象就会成为链表或红黑树的新节点；如果不存在，那么就会将整个键值对作为新节点插入到该桶中，成为链表或红黑树的根节点。

/**
 * 插入键值对
 * @param hash 待插入对象的哈希值
 * @param key 键对象
 * @param value 值对象
 * @param bucket 对应桶名
 */
final void putEntry(int hash, K key, V value, int bucket) {
    // 获取对应桶
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Entry tab[] = (Entry
   [])table;
    Entry
     e = tab[bucket];
    // 若桶中存在对象则合并到链表或红黑树中
    if (e != null) {
        if(e.hash == hash && (e.key == key || key.equals(e.key))) {
            e.value = value;
        } else {
            while (e.next != null) {
                if (e.next.hash == hash &&(e.next.key == key || key.equals(e.next.key))) {
                    e.next.value = value;
                }
            }
            e.next = new Entry<>(hash, key, value, null);
        }
    } else {
        tab[bucket] = new Entry<>(hash, key, value, null);
    }
}

    
   
  

四、小结

在Java中，HashMap是常用的容器之一。通过清晰的实现原理，可以让开发者更好的理解HashMap的使用方法，从而更好的利用它管理数据。在了解了HashMap的实现原理后，开发者应该能够更加清晰的理解HashMap的使用方式和适用场景，并且能够针对具体的场景做出更优秀的设计和实现。