Java集合类HashMap源码解析

Note：

HashMap继承自AbstractMap类，实现了Map接口，Cloneable接口，Serializable接口。AbstractMap类是个抽象类，定义了Map最常用的方法，可以看做是接口Map的最小类实现。HashMap是基于哈希表实现的，而另一个Map接口实现类TreeMap是基于红黑树的。

以下是对部分源码的解析：

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 初始容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 最大容量
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;　　
// 装载因子，当元素数量为总容量的75%时，需要扩大容量，重散列
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;　　// 即使用树结构代替链表表示每个桶的阈值数
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;　　// 在resize过程中，不使用树结构的阈值数
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;　　//

对于每个HashMap中的每个桶有如下定义：

 // 静态内部类不能访问外部类的实例成员（因为静态成员不能访问非静态成员）
 1 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {　　// 语法：可以实现接口中的内部接口
        final int hash;　　// final的成员变量必须在非静态初始化块，声明该变量，构造器中赋初值
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }

        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);　　
　　　　　　　　　　　　// 使用Objects.hashCode来计算每个成员的hashCode
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))　　
　　　　　　　　　　　　　　// 使用Objects.equals来比较每个成员
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

下面是类成员的声明：

transient Node<K,V>[] table;　　// 声明一个表，表的类型是一对（K，V）
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;　　// （K，V）对的集合
transient int size;　　// 哈希表中的（K，V）对的个数
transient int modCount;　　// 对哈希表的修改次数
int threshold;　　// 要扩容时元素个数的阈值（capacity * load factor）
final float loadFactor;　　// 装载因子

下面是构造器的定义：

构造器一：

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;
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

使用指定的初始容量和装载因子来初始化HashMap，注意源码中会根据用户的initialCapacity将threshold转换成2的幂次大小，下面是tableSizeFor的定义：

static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;　　// 无符号右移，高位补0
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }