1.結(jié)構(gòu)
大概類似這樣，但實(shí)際上數(shù)組元素內(nèi)部存儲(chǔ)的是引用而非對(duì)象本身。
image.png
HashMap內(nèi)部使用鏈表法實(shí)現(xiàn)散列驻谆，數(shù)組的每個(gè)桶都指向一條鏈表，所有散列值相同的元素都放到同一個(gè)桶內(nèi)
- 優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存利用率比較高庆聘，鏈表節(jié)點(diǎn)可以在需要的時(shí)候創(chuàng)建旺韭，對(duì)裝載因子大的容忍度較高
- 缺點(diǎn)
１．鏈表需要存儲(chǔ)指針，如果存儲(chǔ)的對(duì)象本身較小掏觉，那么會(huì)比較消耗內(nèi)存
２．鏈表的節(jié)點(diǎn)在內(nèi)存中不是連續(xù)分布的区端，對(duì)Cpu緩存不友好，影響執(zhí)行效率
2. 寫操作
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
// notice: 插入后鏈表長(zhǎng)度 >=8時(shí)澳腹， treefyBin(...), 在該方法內(nèi)部织盼，要檢查當(dāng)前數(shù)組容量杨何， capacity < 64, 則直接擴(kuò)容，而不是轉(zhuǎn)換紅黑樹
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
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();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
image.png
- notice: 插入后鏈表長(zhǎng)度 >=8時(shí)沥邻， treefyBin(...), 在該方法內(nèi)部危虱，要檢查當(dāng)前數(shù)組容量， capacity < 64, 則直接擴(kuò)容唐全，而不是轉(zhuǎn)換紅黑樹
3.讀操作
4. 擴(kuò)容
4.1 擴(kuò)容的時(shí)機(jī)
- 數(shù)組初始化的時(shí)候
- ++size > threshold的時(shí)候埃跷，threshold = min{Integer.MAX_VALUE， loadFactor * capacity}
- 鏈表長(zhǎng)度 >= 8 && 數(shù)組長(zhǎng)度 < 64
4.2 擴(kuò)容過程
代碼很長(zhǎng)邮利，但過程很容易理解弥雹。
- 若數(shù)組為null或長(zhǎng)度為0，初始化為長(zhǎng)度16的數(shù)組延届。
- 若原數(shù)組長(zhǎng)度大于0剪勿，將容量乘2，更新擴(kuò)容閾值方庭。
將原數(shù)組的元素厕吉，移動(dòng)到新數(shù)組的對(duì)應(yīng)位置。這里有個(gè)小技巧械念，由于容量是原來的2倍头朱。因此只需要用hash % oldCap 只有兩個(gè)取值：index和index+oldCapacity。 hash % oldCap == index就在當(dāng)前bin龄减， hash % oldCap == (index + oldCap)就在 table[index+oldCap]髓窜。同時(shí)考慮到數(shù)組長(zhǎng)度為2的n次冪，取钠鄣睿可用位與運(yùn)算高效完成寄纵，因此方法內(nèi)使用hash & oldCap 分別創(chuàng)建了兩個(gè)鏈表，分別對(duì)應(yīng)新數(shù)組的idx和idx+ cap位置應(yīng)指向的節(jié)點(diǎn)脖苏。
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)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
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"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
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);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
5. 樹化
5.1 樹化的時(shí)機(jī)
- 數(shù)組長(zhǎng)度>= 64且 鏈表長(zhǎng)度 >= 8程拭。
為什么要數(shù)組長(zhǎng)度 >= 64？ 從空間占用角度看： 假設(shè)鏈表長(zhǎng)度閾值為Treefy_Threshold, 數(shù)組長(zhǎng)度閾值為capacity棍潘。 HashMap數(shù)組中存放的是Entry引用恃鞋， 64位系統(tǒng)上非壓縮指針占8bit。 假設(shè)此時(shí)有一個(gè)bin內(nèi)的鏈表長(zhǎng)度達(dá)到了Treefy_Threshold亦歉，面臨著擴(kuò)容還是樹化的選擇恤浪。因此如果擴(kuò)容，擴(kuò)容后需要額外8 * capacity的空間肴楷。 如果樹化水由，那么需要額外(sizeOfTreeNode - sizeOfEntry) * Treefy_Threshold 。 sizeOfTreeNode 約為 2 * sizeOfEntry赛蔫， sizeOfEntry = 32, 因此樹化后額外空間約為32 * Treefy_Threshold 砂客。要使樹化后的空間小于擴(kuò)容后的泥张，需要 capacity > 4 * Treefy_Threshold. Treefy_Threshold取8，則capacity > 32鞠值。向上取2的n次冪媚创，則為64.
5.2 樹化過程
條件如5.1.
過程為： 獲取到鏈表頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)為樹節(jié)點(diǎn)彤恶。記錄頭節(jié)點(diǎn)钞钙。遍歷所有的node，依次將鏈表節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)為紅黑樹節(jié)點(diǎn)声离，記錄當(dāng)前節(jié)點(diǎn)（t1 = p）芒炼，目的是為了處理完下個(gè)節(jié)點(diǎn)后更新當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的指針。轉(zhuǎn)換成紅黑樹節(jié)點(diǎn)后抵恋，再將該鏈表轉(zhuǎn)為紅黑樹(head.treefy(tab))焕议。
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
