HashMap 1.7
1、关键属性与内部类
1.1属性
使用拉链法解决hash冲突的hash表，hash表里存了多少个元素、数组有多长以及当什么情况下需要扩容是重要的参数。
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE; transient int size; int threshold; final float loadFactor;
- table，用来实现拉链法的数组
- size，该数组里一共有多少个节点包括拉链法链表里的节点
- threshold，临界值，当size大于threhold的时候HashMap会扩容。threshold=Capacity*loadFactory
- loadFactory，负载因子，用来衡量HashMap的满的程度
- Capacity，数组的长度
1.2内部类
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key; V value; Entry<K,V> next; int hash;
存储的值、指向下一个node的指针、hash值。HashMap拉链法使用的是单链表。
2、构造器
2.1 无参构造器
一般的集合类都会提供一个无参的构造器，无参构造器使用默认的参数传入有参构造器。
public HashMap() { this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR); }
2.2 有参构造器
-
initialCapacity。用于初始化threshold
- loadFactory。初始化loadFactory
有参构造器在两个地方有点违反我的理解：
- 我知道HashMap内部维护一个数组，但是HashMap的构造器并没有新建该数组
- 数组的长度用Capacity变量存储，该构造器有一个initialCapacity的参数，但这个参数没有赋值给Capacity而是threshold。init方法里也没有执行新建数组的操作。结合之前阅读源码的经验：数组的初始化一定发生在第一次put的时候。
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { 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); this.loadFactor = loadFactor; threshold = initialCapacity; init(); }
4、put
果然table的初始化在put里，这可以可以理解成HashMap的懒加载机制，只有用户在Put一个值的时候说明HashMap才真正被使用，也只有在这个时候才需要初始化数组。
整个put方法可以分为三个部分
- 检查是否是第一次使用HashMap，如果是就初始化table
- 如果传入的KV中的K是Null放到一个固定的地方
- 找到K的Index并对可能出现的哈希冲突使用拉链发解决
- 如果到了扩容条件就扩容
public V put(K key, V value) { if (table == EMPTY_TABLE) { inflateTable(threshold); } if (key == null) return putForNullKey(value); int hash = hash(key); int i = indexFor(hash, table.length); for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++; addEntry(hash, key, value, i); return null; }
4.1 第一次扩容
在Put方法的开始检查table是否为EMPTY_TABLE。EMPTY_TABLE是static修饰的数组，在HashMap类被加载的时候一同加载。当新建一个HashMap对象且没有使用的时候，table指向EMPTY_TABLE。所以检查table是否指向EMPTY_TABLE数组就是检查HashMap是否已经初始化过，如果没有就需要初始化。
/** * An empty table instance to share when the table is not inflated. */ static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {}; /** * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two. */ transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
新建数组传入的参数是threshold，但最终table的大小并不是threshold。在inflaatTable中：首先计算出比threshold大的最小的2的幂次作为Capacity，其次根据Capacity和loadFactory计算出threshold替换原有的threshold。
这是一个很别扭的过程：threshold--->Capacity-->threshold。也就是说传入的threshold并不是最终的threshold。
private void inflateTable(int toSize) { // Find a power of 2 >= toSize int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize); threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1); table = new Entry[capacity]; initHashSeedAsNeeded(capacity); }
4.2 如果key为Null
HashMap支持放入key为null的节点，key为Null的节点会同一放到table[0]的位置，即在table[0]的位置形成一条链。
4.3 解决可能哈希冲突
在key不等于null的情况下，首先计算出key的哈希值，然后根据key的哈希值计算出key在table里的位置i。接下来就是解决在位置i处可能存在的哈希冲突了，遍历table[i]处的链表，如果在该链表上找到一个节点的key和待插入的节点的key相同，用新的value替换掉旧的value并返回旧的value。如果没有找到就执行addEntry方法。
4.4 插！
当走到addEntry方法的时候有两种可能：1、table[i]是一个空的链表，即for循环一次没有执行 2、table[i]的链表里没有找到和key重复的节点 ，总而言之需要在table[i]处插入一个节点。在插入节点之前首先要检查是否需要resize一次，然后才执行createEntry插入节点。
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
//检查是否需要扩容 if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) { resize(2 * table.length); hash = (null != key) ? hash(key) : 0; bucketIndex = indexFor(hash, table.length); } //插入节点 createEntry(hash, key, value, bucketIndex); }
典型的头插法插入链表，插入链表之后size++
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e); size++; }
5、resize
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) { resize(2 * table.length); hash = (null != key) ? hash(key) : 0; bucketIndex = indexFor(hash, table.length); } createEntry(hash, key, value, bucketIndex); }
当两个条件同时达到时才可以扩容：
- size>threshold
- table[i]处有节点
总结起来就是容量不太够的情况下又发生了哈希冲突，所以此时需要扩容,扩容的大小是原来旧数组大小的两倍。
void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity)); table = newTable; threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1); }
扩容是新建数组再把旧数组拷贝过去，关键是这个拷贝的过程需要重新计算哈希transfer，其实就是执行了一次插入过程，也是头插法。
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { int newCapacity = newTable.length; for (Entry<K,V> e : table) { while(null != e) { Entry<K,V> next = e.next; if (rehash) { e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key); } int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } } }
4、get
和put方法相比get方法平平无奇，当key不为Null的时候计算出key的索引，然后遍历该索引上的链表直至找到需要的值
public V get(Object key) { if (key == null) return getForNullKey(); Entry<K,V> entry = getEntry(key); return null == entry ? null : entry.getValue(); }
final Entry<K,V> getEntry(Object key) { if (size == 0) { return null; } int hash = (key == null) ? 0 : hash(key); for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } return null; }
