学习HashMap源码

HashMap简介

? HashMap是一种存储K-V类型的容器，HashMap底层数据结构为数组+链表+红黑树（jdk 1.8新增），它根据键的HashCode值存储数据，获取元素的时间复杂度为O(1)。HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致，在多线程环境下请使用ConcurrentHashMap。

成员变量

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {    // 默认初始化容量大小为16    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16    // 最大容量    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;    // 默认的负载因子为0.75    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;    // 当链表长度达到8时转换成红黑树    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;    // 链表长度变为6时红黑树转为链表    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;    // Node类型的table数组    transient Node<K,V>[] table;    // 红黑树时数组最小长度为64    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;    // 负载因子    final float loadFactor;}

Get方法

1. 计算 key 的 hash 值，根据 hash 值找到对应数组下标: hash & (length-1)
2. 判断数组该位置处的元素是否刚好就是我们要找的，如果不是，走第三步
3. 判断该元素类型是否是 TreeNode，如果是，用红黑树的方法取数据，如果不是，走第四步
4. 遍历链表，直到找到相等(==或equals)的 key

    public V get(Object key) {        Node<K,V> e;        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;    }    /**     * Implements Map.get and related methods.     *     * @param hash hash for key     * @param key the key     * @return the node, or null if none     */    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;        // 如果数组不为null        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {          // 与数组第一个元素进行比较，相等则直接返回            if (first.hash == hash && // always check first node                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                return first;            if ((e = first.next) != null) {              // 判断是否为红黑树                if (first instanceof TreeNode)                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);              // 遍历链表                do {                    if (e.hash == hash &&                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                        return e;                } while ((e = e.next) != null);            }        }        return null;    }

Put方法

图片来源：https://tech.meituan.com/2016/06/24/java-hashmap.html

    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<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;        // 判断数组是否为空        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)            // 进行扩容操作            n = (tab = resize()).length;        // 找到数组下标，如果该位置没有值，则初始化一个Node节点并把插入的键值放置在该位置        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);        // 数组中该位置有数据        else {            Node<K,V> e; K k;          // 判断该位置的第一个数据和我们要插入的数据，key 是不是相等，如果是，取出这个节点            if (p.hash == hash &&                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                e = p;          // 如果该位置的节点是红黑树            else if (p instanceof TreeNode)                // 调用红黑树的插入方法                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);            else {                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                    // 插入到链表的最后面                    if ((e = p.next) == null) {                        p.next = newNode(hash, key, value, null);                        // 插入元素后链表长度达到转化成红黑树的阈值                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st                            // 链表转化成红黑树                            treeifyBin(tab, hash);                        break;                    }                  // 在链表中找到了相等的key                    if (e.hash == hash &&                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                       // e为链表中与插入值key相等的节点                        break;                    p = e;                }            }          // e!=null 说明存在旧值的key与要插入的key相等            if (e != null) { // existing mapping for key               // 覆盖原来的值                V oldValue = e.value;                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)                    e.value = value;                afterNodeAccess(e);                // 返回旧值                return oldValue;            }        }        ++modCount;        // 如果 HashMap 由于新插入这个值导致 size 已经超过了阈值，需要进行扩容        if (++size > threshold)            resize();        afterNodeInsertion(evict);        return null;    }

扩容

?

    final Node<K,V>[] resize() {        Node<K,V>[] oldTab = table;        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;        int oldThr = threshold;        int newCap, newThr = 0;        if (oldCap > 0) {            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {                threshold = Integer.MAX_VALUE;                return oldTab;            }            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)                // 总是两倍扩容                newThr = oldThr << 1; // double threshold        }        // 已经设置了容量        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold            newCap = oldThr;        // 否则设置为默认容量        else {               // zero initial threshold signifies using defaults            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);        }        if (newThr == 0) {            float ft = (float)newCap * loadFactor;            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);        }        threshold = newThr;        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})        // 用新的数组大小初始化新的数组        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];        table = newTab;        if (oldTab != null) {           // 开始遍历数组，进行数据迁移            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {                Node<K,V> e;                if ((e = oldTab[j]) != null) {                    oldTab[j] = null;                   // 该位置只有一个元素                    if (e.next == null)                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;                    // 如果是红黑树的情况                    else if (e instanceof TreeNode)                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);                    else { // preserve order                        // 需要将此链表拆成两个链表，放到新的数组中，并且保留原来的先后顺序                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;                        Node<K,V> next;                        do {                            next = e.next;                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {                                if (loTail == null)                                    loHead = e;                                else                                    loTail.next = e;                                loTail = e;                            }                            else {                                if (hiTail == null)                                    hiHead = e;                                else                                    hiTail.next = e;                                hiTail = e;                            }                        } while ((e = next) != null);                       // 第一条链表                        if (loTail != null) {                            loTail.next = null;                            newTab[j] = loHead;                        }                        if (hiTail != null) {                            hiTail.next = null;                           // 第二条链表的新的位置是 j + oldCap                            newTab[j + oldCap] = hiHead;                        }                    }                }            }        }        return newTab;    }