前言
- HashMap 1.8 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是什么樣子的 栅葡？
- HashMap 1.7 和 1.8 插入數(shù)據(jù)有什么不同 盖桥？
- HashMap 1.8 什么時候會把鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹 勃痴？
上文已經(jīng)分析了 HashMap 1.7 版本的源碼恬惯，了解 HashMap 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及添加數(shù)據(jù)誉尖、動態(tài)擴(kuò)容和獲取數(shù)據(jù)的流程狭郑。HashMap 1.8 對比 1.7 版本發(fā)生了一些變化腹暖，咱們一步一步分析。（變量名不是一般的坑）
1翰萨、HashMap 使用
HashMap map = new HashMap();
map.put("key","value");
map.get("key");
2脏答、HashMap 創(chuàng)建
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
在 1.8 的源碼中 HashMap 的初始化只是對擴(kuò)容率進(jìn)行賦值
3、HashMap -> put
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
3.1 hash
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
雖然和 1.7 中的方法不一樣，但是作用都是一樣殖告，減少碰撞的幾率阿蝶。
3.2 putVal ( 第一次添加數(shù)據(jù) )
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
//數(shù)組
Node<K,V>[] tab;
//結(jié)點
Node<K,V> p;
//n代表長度，i代表索引
int n, I;
//會將table和長度進(jìn)行賦值黄绩，如果數(shù)組為空或者數(shù)組長度為0羡洁，則會進(jìn)行數(shù)組的初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//根據(jù)數(shù)組長度和hash值獲取索引，如果當(dāng)前索引的結(jié)點對象為空宝与，會直接 new 一個結(jié)點賦值到當(dāng)前索引
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else{
......
}
++modCount;
//超過擴(kuò)容臨界值就會進(jìn)行擴(kuò)容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
HashMap 1.7 的源碼是先擴(kuò)容后添加數(shù)據(jù)焚廊，而 1.8 的源碼則是先添加數(shù)據(jù)后進(jìn)行擴(kuò)容
3.3 resize
final Node<K,V>[] resize() {
//table沒有初始化，所以為null
Node<K,V>[] oldTab = table;
//oldCapd第一次進(jìn)來為0
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//threshold也沒有初始化
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//由于oldCap = 0 习劫，所以條件不會執(zhí)行
if (oldCap > 0) {
......
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
//最終條件判斷會執(zhí)行到這
else {
//設(shè)置數(shù)組的默認(rèn)長度16
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
//設(shè)置擴(kuò)容臨界值0.75*16 = 12
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);
}
//將剛計算的擴(kuò)容臨界值賦值
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//由于第一次tab為空咆瘟，所以條件判斷不會執(zhí)行
if (oldTab != null) {
......
}
//返回創(chuàng)建的新數(shù)組
return newTab;
}
1.7 和 1.8 的源碼都是在添加第一條數(shù)據(jù)時對數(shù)組的初始化、擴(kuò)容臨界值的賦值
HashMap 首次添加數(shù)據(jù)大致流程
3.4 putVal ( 第二次添加數(shù)據(jù) )
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
//數(shù)組
Node<K,V>[] tab;
//結(jié)點
Node<K,V> p;
//n代表長度诽里，i代表索引
int n, I;
//因為添加過數(shù)據(jù)袒餐，數(shù)組不為空且數(shù)組的長度大于0
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//如果計算得到的索引在數(shù)組中沒有存在結(jié)點，就創(chuàng)建一個新結(jié)點并賦值給當(dāng)前索引
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 {
//便利鏈表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//將下一個結(jié)點賦值給e谤狡，便利到鏈表尾部
if ((e = p.next) == null) {
//將數(shù)據(jù)添加到鏈表尾部
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
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;
//onlyIfAbsent默認(rèn)為false灸眼，對應(yīng)的方法為putIfAbsent
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//超過擴(kuò)容臨界值就會進(jìn)行擴(kuò)容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
添加第二條數(shù)據(jù)會有 2 種情況：
- 如果計算得到的索引在數(shù)組中沒有存在結(jié)點，就創(chuàng)建一個新結(jié)點并賦值給當(dāng)前索引墓懂。
- 如果當(dāng)前數(shù)據(jù)的 hash 值與 key 值都相同焰宣，則直接替換；如果當(dāng)前結(jié)點為 TreeNode捕仔，則進(jìn)行樹結(jié)點的 putTreeVal( ) 方法匕积；如果都不是則對鏈表進(jìn)行便利，當(dāng)提前找到對應(yīng)的結(jié)點就進(jìn)行替換榜跌，如果沒有找到則將數(shù)據(jù)添加到鏈表的尾部闪唆。當(dāng)鏈表的長度達(dá)到 8 時，會通過 treeifyBin( ) 方法將鏈表轉(zhuǎn)換成樹钓葫。
1.7 源碼是將 value 重新賦值悄蕾，而 1.8 源碼默認(rèn)是將對象進(jìn)行替換，如果只是將 value 重新賦值础浮，對應(yīng)的方法是 putIfAbsent( )帆调。1.7 源碼是將對象插入到頭部結(jié)點，而 1.8 源碼則是將對象插入到尾部豆同。下面我們著重看 putTreeVal( ) 方法和 treeifyBin( )贷帮。
3.5 treeifyBin
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//判斷數(shù)組的長度，如果小于64還是進(jìn)行擴(kuò)容诱告，大于64才進(jìn)行樹化
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 {
//將單鏈表轉(zhuǎn)化為樹結(jié)構(gòu)
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
//通過雙向鏈表先將數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
//樹化
hd.treeify(tab);
}
}
通過方法可以了解到，鏈表長度為 8 時會轉(zhuǎn)換為紅黑樹，但是有一個前提條件數(shù)組的長度必須大于 64精居；而在轉(zhuǎn)換樹結(jié)構(gòu)前會通過雙向鏈表將數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來
3.6 putTreeVal
final TreeNode<K,V> putTreeVal(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab,
int h, K k, V v) {
Class<?> kc = null;
boolean searched = false;
//找到根結(jié)點
TreeNode<K,V> root = (parent != null) ? root() : this;
for (TreeNode<K,V> p = root;;) {
// dir 代表方向
// ph 代表 hash 值
// pk 代表 key
int dir, ph; K pk;
//如果根結(jié)點的 hash 值大于添加元素的 hash 值锄禽，將方向設(shè)置成左邊
if ((ph = p.hash) > h)
dir = -1;
//如果根結(jié)點的 hash 值小于添加元素的 hash 值，將方向設(shè)置成右邊
else if (ph < h)
dir = 1;
//判斷當(dāng)前的 key 是否一致靴姿，一致則直接返回
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
return p;
//判斷 key 有沒有實現(xiàn) Comparable 接口以及比較 root 和 傳入元素的 key
else if ((kc == null &&
(kc = comparableClassFor(k)) == null) ||
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0) {
//首次查詢會分別從根結(jié)點的左右分別查詢
if (!searched) {
TreeNode<K,V> q, ch;
searched = true;
//如果查詢到了則返回
if (((ch = p.left) != null &&
(q = ch.find(h, k, kc)) != null) ||
((ch = p.right) != null &&
(q = ch.find(h, k, kc)) != null))
return q;
}
//確定查詢的方向
dir = tieBreakOrder(k, pk);
}
//根結(jié)點
TreeNode<K,V> xp = p;
if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
//在確保時樹結(jié)點的同時也是鏈表結(jié)點
Node<K,V> xpn = xp.next;
//因為查詢不到沃但，創(chuàng)建新的樹結(jié)點
TreeNode<K,V> x = map.newTreeNode(h, k, v, xpn);
//根據(jù)方向賦值
if (dir <= 0)
xp.left = x;
else
xp.right = x;
xp.next = x;
x.parent = x.prev = xp;
if (xpn != null)
((TreeNode<K,V>)xpn).prev = x;
moveRootToFront(tab, balanceInsertion(root, x));
return null;
}
}
}
putTreeVal 會找到根結(jié)點，如果 hash 值相同就直接替換佛吓，如果不同通過比較hash 值來確定添加的方向是在樹的左邊還是右邊宵晚，操作完成之后會進(jìn)行 resize 的判斷
3.7 resize
final Node<K,V>[] resize() {
//table沒有初始化，所以為null
Node<K,V>[] oldTab = table;
//oldCapd第一次進(jìn)來為0
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//threshold也沒有初始化
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//由于oldCap > 0 维雇，所以條件不會執(zhí)行
if (oldCap > 0) {
//如果數(shù)組長度大于最大值
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
//threshold 賦值為最大值
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//將數(shù)組的長度變?yōu)樵瓉淼?倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
//將擴(kuò)容臨界值也擴(kuò)大為原來的2倍
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
//最終條件判斷會執(zhí)行到這
else {
//設(shè)置數(shù)組的默認(rèn)長度16
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
//設(shè)置擴(kuò)容臨界值0.75*16 = 12
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);
}
//將剛計算的擴(kuò)容臨界值賦值
threshold = newThr;
//將新數(shù)組創(chuàng)建為原來的2倍大小
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//因為添加了數(shù)據(jù)淤刃，tab不為空
if (oldTab != null) {
//對數(shù)組便利
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
//將原數(shù)組當(dāng)前位置清空
oldTab[j] = null;
//如果當(dāng)前索引只有一個元素，通過計算得到新的索引直接賦值
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
//如果當(dāng)前元素是樹結(jié)點吱型，則進(jìn)行樹結(jié)點的分割
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
//因為數(shù)組擴(kuò)容后只可能分配到2個固定的位置（例如低位 0 和高位 15）
//低位頭逸贾，低位尾
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
//高位頭，高位尾
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
//再次通過&運(yùn)算判斷時低位還是高位津滞，直接插入到尾部
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;
}
}
}
}
}
//返回創(chuàng)建的新數(shù)組
return newTab;
}
HashMap 1.8 添加數(shù)據(jù)的流程
4铝侵、HashMap -> get
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
4.1 getNode
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
//通過長度與hash值運(yùn)算得到當(dāng)前結(jié)點，如果hash值和key值都想同則直接返回
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
//如果不是頭結(jié)點則往下找
if ((e = first.next) != null) {
//如果是樹結(jié)點則去樹種查找
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
//便利鏈表
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
get 流程比 put 流程簡單很多
開篇疑問解答
HashMap 1.8 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是什么樣子的 触徐？
HashMap 1.8 采用的結(jié)構(gòu)是數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑樹HashMap 1.7 和 1.8 插入數(shù)據(jù)有什么不同 咪鲜？
HashMap 1.7 中使用的是頭插法，會將數(shù)據(jù)插入到鏈表的頭部撞鹉；HashMap 1.8 采用的是尾插法疟丙，插入的數(shù)據(jù)是在鏈表的尾部HashMap 1.8 什么時候會把鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹 ？
HashMap 1.8 中如果鏈表的長度達(dá)到 8孔祸，那么就會將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹隆敢，前提條件是數(shù)組的長度大于 64，否則執(zhí)行的還是擴(kuò)容的方法
HashMap 1.8 源碼分析大致就介紹到這里了崔慧，如果有什么寫得不對的拂蝎，可以在下方評論留言，我會第一時間改正惶室。
