HashMap Put方法詳解

HashMap作為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中扮演著至關重要的角色。本文將從多個方面詳細介紹HashMap put方法的內部實現，幫助讀者深入理解其工作原理。

一、概述

HashMap是基於哈希表實現的，它通過將元素的鍵hash為一個整型值來實現快速查找。put方法是HashMap中用於插入元素的核心方法之一，在使用HashMap時，了解put方法的工作原理非常必要。

二、實現原理

在了解HashMap put方法的具體實現之前，需要先掌握一些HashMap的基礎知識：

HashMap是由一個數組和鏈表組成的，數組中的每個元素又是一個鏈表。

當我們向HashMap中插入一個元素時，會先通過hash函數對元素的鍵進行哈希處理，將得到的哈希值作為數組下標，將元素存儲在對應的數組位置。如果相同哈希值的元素不止一個，那麼這些元素就會被插入到同一個鏈表中。

下面是HashMap put方法的核心源代碼：

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;
    // 判斷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)//無節點，新增
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {//有節點，遍歷鏈表
        Node e; K k;
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)//節點類型為樹節點
            e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {//節點類型為鏈表節點
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //鏈表長度超過閾值，轉為樹結構
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)//（樹化條件1）
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;//查找到對應節點
                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();//擴容
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

整個方法的主體流程如下：

1. 通過hash函數計算出元素鍵對應的哈希值；
2. 判斷哈希表是否初始化，若未初始化則進行初始化；
3. 計算數組下標，將元素插入數組對應位置的鏈表中：
1. 如果該位置沒有元素，則直接插入；
2. 如果該位置已有元素，則從鏈表頭開始遍歷鏈表，查找是否存在相同鍵的元素：
• 如果查找到相同鍵的元素，直接替換其值；
• 如果未查找到相同鍵的元素，則將該元素插入鏈表尾部。
3. 檢查鏈表長度，若鏈表長度超過閾值，則將鏈錶轉化為樹；
4. 檢查是否需要擴容哈希表，若需要則進行擴容；
5. 執行插入後後續操作，如回調用戶函數、更新size等操作。

三、參數

在使用HashMap put方法時，有幾個參數需要注意：

1、key

HashMap中的鍵必須是不可變對象，例如String或Integer等類的實例。如果使用可變對象作為鍵，可能會導致無法查找和訪問鍵對應的值，甚至會導致內存泄漏。

2、value

value參數是我們要插入的元素值。與key一樣，value也應該是不可變對象。如果value是可變對象，則在插入後修改該對象可能會導致HashMap中元素的值混亂。

3、onlyIfAbsent

該參數用於控制是否只在當前HashMap中不存在指定鍵的情況下才插入指定鍵值對，若值為true則只在鍵不存在時插入，否則直接替換原有值。

4、evict

該參數指定當前HashMap是否可以移除元素，若值為true則可以移除，否則不可移除。若需要保證元素不被移除，則可以將該參數設為false。

四、總結

本文介紹了HashMap put方法的原理、源代碼和相關參數，希望通過閱讀本文，讀者能夠深入理解HashMap的內部機制，並在實際開發中靈活使用該數據結構。