HashMap Put方法详解

HashMap作为Java中最常用的集合之一，具有快速的查找和插入性能，其put方法在HashMap中扮演着至关重要的角色。本文将从多个方面详细介绍HashMap put方法的内部实现，帮助读者深入理解其工作原理。

一、概述

HashMap是基于哈希表实现的，它通过将元素的键hash为一个整型值来实现快速查找。put方法是HashMap中用于插入元素的核心方法之一，在使用HashMap时，了解put方法的工作原理非常必要。

二、实现原理

在了解HashMap put方法的具体实现之前，需要先掌握一些HashMap的基础知识：

HashMap是由一个数组和链表组成的，数组中的每个元素又是一个链表。

当我们向HashMap中插入一个元素时，会先通过hash函数对元素的键进行哈希处理，将得到的哈希值作为数组下标，将元素存储在对应的数组位置。如果相同哈希值的元素不止一个，那么这些元素就会被插入到同一个链表中。

下面是HashMap put方法的核心源代码：

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node[] tab; Node p; int n, i;
    // 判断是否需要初始化哈希表
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//无节点，新增
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {//有节点，遍历链表
        Node e; K k;
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)//节点类型为树节点
            e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {//节点类型为链表节点
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //链表长度超过阈值，转为树结构
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)//（树化条件1）
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;//查找到对应节点
                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();//扩容
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

整个方法的主体流程如下：

1. 通过hash函数计算出元素键对应的哈希值；
2. 判断哈希表是否初始化，若未初始化则进行初始化；
3. 计算数组下标，将元素插入数组对应位置的链表中：
1. 如果该位置没有元素，则直接插入；
2. 如果该位置已有元素，则从链表头开始遍历链表，查找是否存在相同键的元素：
• 如果查找到相同键的元素，直接替换其值；
• 如果未查找到相同键的元素，则将该元素插入链表尾部。
3. 检查链表长度，若链表长度超过阈值，则将链表转化为树；
4. 检查是否需要扩容哈希表，若需要则进行扩容；
5. 执行插入后后续操作，如回调用户函数、更新size等操作。

三、参数

在使用HashMap put方法时，有几个参数需要注意：

1、key

HashMap中的键必须是不可变对象，例如String或Integer等类的实例。如果使用可变对象作为键，可能会导致无法查找和访问键对应的值，甚至会导致内存泄漏。

2、value

value参数是我们要插入的元素值。与key一样，value也应该是不可变对象。如果value是可变对象，则在插入后修改该对象可能会导致HashMap中元素的值混乱。

3、onlyIfAbsent

该参数用于控制是否只在当前HashMap中不存在指定键的情况下才插入指定键值对，若值为true则只在键不存在时插入，否则直接替换原有值。

4、evict

该参数指定当前HashMap是否可以移除元素，若值为true则可以移除，否则不可移除。若需要保证元素不被移除，则可以将该参数设为false。

四、总结

本文介绍了HashMap put方法的原理、源代码和相关参数，希望通过阅读本文，读者能够深入理解HashMap的内部机制，并在实际开发中灵活使用该数据结构。