HashMap源碼解讀

參考文章：https://mp.weixin.qq.com/s/YdUQTuG524SYNHwS22mg1Q

常量解析:

// 默認(rèn)初始化數(shù)組長(zhǎng)度
 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

 // 最大容量
 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

 // 默認(rèn)裝載因子,默認(rèn)值為0.75
 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

 // 樹(shù)化的列表深度閾值
 static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

 // 反樹(shù)化（鏈表化）的深度閾值
 static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

 // 最小的可樹(shù)化的數(shù)組長(zhǎng)度
 static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;</pre>

屬性解析:

 // 大名鼎鼎的Node數(shù)組
 transient Node<K,V>[] table;

 // 緩存的鍵值對(duì)們
 transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

 // 數(shù)組大小
 transient int size;

 // 記錄當(dāng)前集合被修改的次數(shù)
 transient int modCount;

 // 擴(kuò)容的臨界值
 int threshold;

 // 裝載因子
 final float loadFactor;

構(gòu)造方法解析:

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
   // 健壯性判斷
   if (initialCapacity < 0)
     throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
   initialCapacity);
   if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
     initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
   if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
     throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
     loadFactor);
   // 裝載因子初始化
   this.loadFactor = loadFactor;
   // 將臨界值初始化為數(shù)組大小，tableSizeFor: 將初始化值設(shè)置為是2的整數(shù)次冪（eg. 10 -> 16）
   this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

tableSizeFor原理:

static final int tableSizeFor(int cap) {
   // 此處-1史飞，對(duì)應(yīng)了最后的 +1
   // 如果不減1 尖昏，如果cap為2的N次方的話，則計(jì)算值為2的N次方的階乘祸憋，與預(yù)期不符
   // 本質(zhì)是如果cap值為2的N次方時(shí)会宪，使得其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)位數(shù)-1
   int n = cap - 1;
   /** 本質(zhì)邏輯就是通過(guò)位移使得每個(gè)二進(jìn)制位都為1 */
   n |= n >>> 1;
   n |= n >>> 2;
   n |= n >>> 4;
   n |= n >>> 8;
   n |= n >>> 16;
   // n+1 ,對(duì)應(yīng)之前的-1操作 
   return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

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hash方法和計(jì)算數(shù)組下標(biāo)解析:

static final int hash(Object key) {
 int h;
 /**
 * 低16位是和高16位進(jìn)行異或肖卧，高16位保持不變蚯窥。
 * 一般的數(shù)組長(zhǎng)度都會(huì)比較短，取模運(yùn)算中只有低位參與散列塞帐；
 * 高位與低位進(jìn)行異或拦赠，讓高位也得以參與散列運(yùn)算，使得散列更加均勻
 * 個(gè)人理解:也是重寫(xiě)hashCode方法導(dǎo)致不合理的hash算法問(wèn)題的兜底方案
 */
 return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

/** 
 * n = 數(shù)組size
 * hash = hash方法計(jì)算結(jié)果
 * 因?yàn)閿?shù)組下標(biāo)從0開(kāi)始葵姥，所以n-1即最大值荷鼠，hash值與n-1做&運(yùn)算，運(yùn)算值肯定會(huì)在0~(n-1)之間
 * 結(jié)果等同于 hash % n,但是計(jì)算效率更高
 */
(n - 1) & hash

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resize方法解析：

final Node<K,V>[] resize() {
        // oldTab為原數(shù)組
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        // 舊數(shù)組大小
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
            // 舊數(shù)組臨界值（構(gòu)造方法會(huì)賦值為數(shù)組大欣菩摇）
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                // 健壯性考慮允乐，達(dá)到最大值時(shí)矮嫉，直接返回舊數(shù)組
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                // 數(shù)組擴(kuò)容，新數(shù)組擴(kuò)容為舊數(shù)組一倍（即左移1位）牍疏，保證數(shù)組大小為2的n次方
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
            // 數(shù)組初始化部分(之前為空)
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            // 因?yàn)閚ew HashMap時(shí)會(huì)賦值為數(shù)組大小蠢笋，所以新數(shù)組大小為舊臨界值
            newCap = oldThr;
        else {  
            // 健壯性考慮
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            // 初始化新臨界值，臨界值 = 數(shù)組長(zhǎng)度 * 裝載因子
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        // 將新臨界值賦予臨界值threshold
        threshold = newThr;
            // 將新數(shù)組賦予數(shù)組table
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
            
        if (oldTab != null) {
            // 原數(shù)組中有值時(shí)鳞陨，數(shù)據(jù)rehash
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    // 將舊節(jié)點(diǎn)指向空
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)// 僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)
                        // 重新計(jì)算下標(biāo)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        // 樹(shù)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // 多節(jié)點(diǎn)鏈表擴(kuò)容
                      /**
                        * 數(shù)組的長(zhǎng)度始終是2的整數(shù)次冪昨寞，每次擴(kuò)展數(shù)組都是原來(lái)的2倍
                        * key在新的數(shù)組的hash結(jié)果只有兩種：
                        *                   1. 在原來(lái)的位置
                        *                   2. 在原來(lái)位置+原數(shù)組長(zhǎng)度。
                        */
                        // lo鏈表 對(duì)應(yīng) 在原來(lái)的位置情況
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        // hi鏈表 對(duì)應(yīng) 在原來(lái)位置+原數(shù)組長(zhǎng)度情況
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do { // 循環(huán)直到鏈表尾部
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {// 在原來(lái)的位置
                                // 當(dāng)前頭尾節(jié)點(diǎn)初始化
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {// 在原來(lái)位置 + 原數(shù)組長(zhǎng)度
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

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put方法解析：

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        // onlyIfAbsent = true厦滤，則不覆蓋存在的值
        // evict = false援岩，則處于初始化中
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            // 數(shù)組為空，初始化數(shù)組
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)// 獲取對(duì)應(yīng)數(shù)組下標(biāo)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為空
            // 初始化新節(jié)點(diǎn)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            // 鏈表 or 樹(shù) 追加節(jié)點(diǎn)
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                // key相等掏导，則新值覆蓋舊值享怀，返回值為舊值
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                // 樹(shù)節(jié)點(diǎn)調(diào)用putTreeVal
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {// binCount 鏈表深度
                    if ((e = p.next) == null) {
                        // 尾插法
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // 深度達(dá)到閾值
                            //轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)存儲(chǔ)（雙向鏈表）
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    // 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即循環(huán)鏈表
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    // 覆蓋舊值
                    e.value = value;
                // 回調(diào)
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        // 將記錄修改次數(shù)加1碘菜，判斷是否需要擴(kuò)容凹蜈，如果需要就擴(kuò)容
        ++modCount;
        if (++size > threshold)// 達(dá)到臨界值觸發(fā)擴(kuò)容
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }