1. JDK8 HashMap 示意圖
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2. HashMap的構造方法
不帶參的構造函數(shù)
public HashMap() {
// 加載因子等于默認的加載因子 0.75f
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
帶參數(shù)構建hashmap
@param loadFactor是一個不小于等于0的float
@param initialCapacity需要初始化轉換為不小于輸入值的最小的2的冪次方值
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// 桶數(shù)組的大小小于0時拋異常
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
// 如果桶數(shù)組的大小超過最大值大年，則簡單的將桶容量修改為最大值2的30次方
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
//這個意思是根據(jù)桶數(shù)組的大小求一個“極限值threshold”吧享，當桶中的鍵值隊個數(shù)超過這個大小就進行擴容
//tableSizeFor方法求得的數(shù)字是剛超過initialCapacity的一個2的n次方的數(shù)，例如initialCapacity是1000嫉柴，那么得到的threshold就是1024
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
initialCapacity的轉換方法：
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
// 本質上是將n最大位及以后的每一位都置為1
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
3. HashMap的get方法
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
// 如果現(xiàn)在的table數(shù)組不為空 且 數(shù)組長度大于0 且 hash所在的數(shù)組元素不為null
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 如果第一個元素就是 則返回第一個元素
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 如果當前桶的元素數(shù)量大于1則繼續(xù)尋找
if ((e = first.next) != null) {
// 如果前桶里是一個紅黑樹 則調(diào)用紅黑樹的get方法
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
// 遍歷鏈表
do {
// 如果遇到key相等的，則返回
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
tips HashMap 的遍歷
關于桶內(nèi)的元素為紅黑樹時如何遍歷元素：
其實hashmap在將桶內(nèi)元素由鏈表轉為紅黑樹時樹節(jié)點類繼承自鏈表節(jié)點類攘轩，所以紅黑樹仍然持有鏈表的next指針栽烂，當紅黑樹增刪元素時也會去維護這個指針，所以最終的get方法只需要按照鏈表的方式即可遍歷整個hashmap牙躺。
4. HashMap的put方法
先來看看 hashmap 是如何計算key的hash值：
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
如果 key == null
返回0
否則
key的hashcode值 異或 key的hashcode值無符號右移16位
/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key key的hash值
* @param key the key key 值
* @param value the value to put value 值
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
// 定義必要的變量
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// 如果table為空，則進行必要的初始化工作
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 如果根據(jù)hash值確定的下標的table所對應的節(jié)點為空腕扶，則直接創(chuàng)建新節(jié)點并賦值到這個節(jié)點
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
// 處理hash碰撞
Node<K,V> e; K k;
// 如果發(fā)生碰撞的元素與當前節(jié)點的hash值 key值相等的話孽拷，用新值替換舊值
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果當前table節(jié)點是紅黑樹的話，調(diào)用紅黑樹的插入方法
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 循環(huán)這個鏈表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 當p遍歷到當前鏈表的最后一個節(jié)點時半抱，則新建一個Node賦值為p.next即可
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 當前節(jié)點序號值 >= 8+1 既當前鏈表總長度 >=9 時脓恕，將此鏈表轉換為紅黑樹
// (當前鏈表長度 = binCount + 1（bitCount從0開始遍歷） + 1(新增加的元素))
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果當前元素與要新增的元素hash值 key值 分別相等膜宋，則break，在后面進行覆蓋
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
// 即使更新p為下一個元素
p = e;
}
}
// 如果需要值覆蓋操作
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
// 判斷是否需要覆蓋 如果不要覆蓋那么老值為null時也會覆蓋
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
// 回調(diào) 以允許 LinkedHashMap等后置操作
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
// 增加更改操作次數(shù)
++modCount;
// 如果現(xiàn)有size大與臨界值 觸發(fā)擴容操作
if (++size > threshold)
resize();
// 回調(diào)以允許LinkedHashMap后置操作
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
5. HashMap的resize方法
// 定義數(shù)組的最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
final Node<K,V>[] resize() {
// 獲取現(xiàn)有的table
Node<K,V>[] oldTab = table;
// 獲取現(xiàn)有table的長度
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
// 現(xiàn)有的擴容臨界值
int oldThr = threshold;
// 定義新的數(shù)組長度和擴容臨界值
int newCap, newThr = 0;
// 如果原來的table不為空
if (oldCap > 0) {
// 如果現(xiàn)有table數(shù)組的長度大于等于 1 << 30 = 2 ^ 30
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
// 設置擴容臨界值為 2 ^ 31
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 否則進行擴容 數(shù)組長度擴大為原來的兩倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 原來的table為空
// threshold > 0 則已初始化過threshold 新數(shù)組長度=threshold
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
// 否則 新數(shù)組長度 = 16 新的threshold = 16 * 0.75 = 12
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 如果新的threshold等于0
if (newThr == 0) {
// 設置新的threshold = 新的數(shù)組大小 * loadFactor
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
// 更新臨界值
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
// 新建一個Node數(shù)組
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 如果擴容之前的數(shù)組不為空那么需要調(diào)整紅黑樹或者鏈表的指向
if (oldTab != null) {
// 遍歷舊table
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
// 如果當前table節(jié)點不為空
if ((e = oldTab[j]) != null) {
// 當親節(jié)點賦值給e 老數(shù)組當前節(jié)點置為null
oldTab[j] = null;
// 如果當前節(jié)點的next為null既當前節(jié)點只有一個節(jié)點炼幔，則將當前元素賦值到新數(shù)組的對應下表
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
// 如果是紅黑樹秋茫，則調(diào)用紅黑樹調(diào)整方法
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
// 鏈表調(diào)整
else { // preserve order
// 鏈表調(diào)整 分別設置兩個鏈表的頭尾節(jié)點
// 節(jié)點重新hash只有兩種情況， 新的下標 = 老的下標 ｜ 新的下標 = 老的下標 + 老的數(shù)組長度
// 取決于新的hash計算后新增加的高位是否為0
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
// 循環(huán)當前鏈表
do {
next = e.next;
// 此元素的新下標等于老下標
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
// 此元素的新下標等于老下標加上老的數(shù)組長度
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 等于老下標的鏈表
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 等于老下標加老的數(shù)組長度的鏈表
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
// 返回新的table
return newTab;
}
