【基础知识】HashMap源码分析
Java7 中使用 Entry 来代表每个 HashMap 中的数据节点,Java8 中使用 Node,都是 key,value,hash 和 next 这四个属性,不过,Node 用于表示链表,TreeNode用于表示黑红树。下面我们将一同学习Java8中的HashMap源码。
public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}// 第三个参数 onlyIfAbsent 如果是 true,那么只有在不存在该 key 时才会进行 put 操作// 第四个参数 evict 我们这里不关心final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// 第一次 put 值的时候,会触发下面的 resize(),类似 java7 的第一次 put 也要初始化数组长度// 第一次 resize 和后续的扩容有些不一样,因为这次是数组从 null 初始化到默认的 16 或自定义的初始容量if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;// 找到具体的数组下标,如果此位置没有值,那么直接初始化一下 Node 并放置在这个位置就可以了if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {// 数组该位置有数据Node<K,V> e; K k;// 首先,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;// 如果该节点是代表红黑树的节点,调用红黑树的插值方法else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {// 到这里,说明数组该位置上是一个链表for (int binCount = 0; ; ++binCount) {// 插入到链表的最后面(Java7 是插入到链表的最前面)if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);// TREEIFY_THRESHOLD 为 8,所以,如果新插入的值是链表中的第 9 个// 会触发下面的 treeifyBin,也就是将链表转换为红黑树if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}// 如果在该链表中找到了"相等"的 key(== 或 equals)if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 此时 break,那么 e 为链表中[与要插入的新值的 key "相等"]的 nodebreak;p = e;}}// e!=null 说明存在旧值的key与要插入的key"相等"// 对于我们分析的put操作,下面这个 if 其实就是进行 "值覆盖",然后返回旧值if (e != null) {V oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);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;}
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) { // 对应数组扩容if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return oldTab;}// 将数组大小扩大一倍else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)// 将阈值扩大一倍newThr = oldThr << 1; // double threshold}else if (oldThr > 0) // 对应使用 new HashMap(int initialCapacity) 初始化后,第一次 put 的时候newCap = oldThr;else {// 对应使用 new HashMap() 初始化后,第一次 put 的时候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;// 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; // 如果是初始化数组,到这里就结束了,返回 newTab 即可if (oldTab != null) {// 开始遍历原数组,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;// 如果该数组位置上只有单个元素,那就简单了,简单迁移这个元素就可以了if (e.next == null)newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;// 如果是红黑树,具体我们就不展开了else if (e instanceof TreeNode)((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);else {// 这块是处理链表的情况,// 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// loHead、loTail 对应一条链表,hiHead、hiTail 对应另一条链表,代码还是比较简单的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;elseloTail.next = e;loTail = e;}else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);if (loTail != null) {loTail.next = null;// 第一条链表newTab[j] = loHead;}if (hiTail != null) {hiTail.next = null;// 第二条链表的新的位置是 j + oldCapnewTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}return newTab;}
链表转红黑树: treeifyBin:
/*** tab:元素数组,* hash:hash值(要增加的键值对的key的hash值)*/final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;/** 如果元素数组为空 或者 数组长度小于 树结构化的最小限制* MIN_TREEIFY_CAPACITY 默认值64,对于这个值可以理解为:如果元素数组长度小于这个值,没有必要去进行结构转换* 当一个数组位置上集中了多个键值对,那是因为这些key的hash值和数组长度取模之后结果相同。(并不是因为这些key的hash值相同)* 因为hash值相同的概率不高,所以可以通过扩容的方式,来使得最终这些key的hash值在和新的数组长度取模之后,拆分到多个数组位置上。*/if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)resize(); // 扩容,可参见resize方法解析// 如果元素数组长度已经大于等于了 MIN_TREEIFY_CAPACITY,那么就有必要进行结构转换了// 根据hash值和数组长度进行取模运算后,得到链表的首节点else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {TreeNode<K,V> hd = null, tl = null; // 定义首、尾节点do {TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null); // 将该节点转换为 树节点if (tl == null) // 如果尾节点为空,说明还没有根节点hd = p; // 首节点(根节点)指向 当前节点else { // 尾节点不为空,以下两行是一个双向链表结构p.prev = tl; // 当前树节点的 前一个节点指向 尾节点tl.next = p; // 尾节点的 后一个节点指向 当前节点}tl = p; // 把当前节点设为尾节点} while ((e = e.next) != null); // 继续遍历链表// 到目前为止 也只是把Node对象转换成了TreeNode对象,把单向链表转换成了双向链表// 把转换后的双向链表,替换原来位置上的单向链表if ((tab[index] = hd) != null)hd.treeify(tab);//此处单独解析}}
二、get 过程分析
计算 key 的 hash 值,根据 hash 值找到对应数组下标: hash & (length-1)
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
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
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;}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) {// 判断第一个节点是不是就是需要的if (first.hash == hash && // always check first node((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return first;if ((e = first.next) != null) {// 判断是否是红黑树if (first instanceof TreeNode)return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);// 链表遍历do {if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return e;} while ((e = e.next) != null);}}return null;}
