HashMap源码理解与分析

/**
	* HashMap是常用的Java集合之一，是基于哈希表的Map接口的实现。与HashTable主要区别为不支持同步和允许null作为key和value。
	* HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。
	* 如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。
	* 在JDK1.6中，HashMap采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。
	* 但是当位于一个数组中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。
	* 而JDK1.8中，HashMap采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值8时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。
	* 原本Map.Entry接口的实现类Entry改名为了Node。转化为红黑树时改用另一种实现TreeNode。
	*/

public class HashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V>
        implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;


    /**
     * 默认的初始容量（容量为HashMap中槽的数目）是16，且实际容量必须是2的整数次幂。
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    /**
     * 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换）
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 默认装填因子0.75，如果当前键值对个数 >= HashMap最大容量*装填因子，进行rehash操作
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
     * JDK1.8 新加，Entry链表最大长度，当桶中节点数目大于该长度时，将链表转成红黑树存储；
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    /**
     * JDK1.8 新加，当桶中节点数小于该长度，将红黑树转为链表存储；
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    /**
     * 桶可能被转化为树形结构的最小容量。当哈希表的大小超过这个阈值，才会把链式结构转化成树型结构，否则仅采取扩容来尝试减少冲突。
     * 应该至少4*TREEIFY_THRESHOLD来避免扩容和树形结构化之间的冲突。
     */
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

 /**
     * JDK1.6用Entry描述键值对，JDK1.8中用Node代替Entry
     */
    static class Node<K, V> implements Map.Entry<K, V> {
        // hash存储key的hashCode
        final int hash;
        // final:一个键值对的key不可改变
        final K key;
        V value;
        //指向下个节点的引用
        Node<K, V> next;

        //构造函数
        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);
        }

        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()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

/**
	* HashMap中键值对的存储形式为链表节点，hashCode相同的节点（位于同一个桶）用链表组织
	* hash方法分为三步:
	* 1.取key的hashCode
	* 2.key的hashCode高16位异或低16位
	* 3.将第一步和第二步得到的结果进行取模运算。
	*/

static final int hash(Object key) {
        int h;
        //计算key的hashCode, h = Objects.hashCode(key)
        //h >>> 16表示对h无符号右移16位，高位补0，然后h与h >>> 16按位异或
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

    /**
     * 如果参数x实现了Comparable接口，返回参数x的类名，否则返回null
     */
    static Class<?> comparableClassFor(Object x) {
        if (x instanceof Comparable) {
            Class<?> c;
            Type[] ts, as;
            Type t;
            ParameterizedType p;
            if ((c = x.getClass()) == String.class) // bypass checks
                return c;
            if ((ts = c.getGenericInterfaces()) != null) {
                for (int i = 0; i < ts.length; ++i) {
                    if (((t = ts[i]) instanceof ParameterizedType) &&
                            ((p = (ParameterizedType) t).getRawType() ==
                                    Comparable.class) &&
                            (as = p.getActualTypeArguments()) != null &&
                            as.length == 1 && as[0] == c) // type arg is c
                        return c;
                }
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 如果x的类型为kc，则返回k.compareTo(x)，否则返回0
     */
    @SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"}) // for cast to Comparable
    static int compareComparables(Class<?> kc, Object k, Object x) {
        return (x == null || x.getClass() != kc ? 0 :
                ((Comparable) k).compareTo(x));
    }

    /**
     * 结果为>=cap的最小2的自然数幂
     */
    static final int tableSizeFor(int cap) {
        //先移位再或运算，最终保证返回值是2的整数幂
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

 

/* ---------------- Fields -------------- */

 /**
     * 哈希桶数组，分配的时候，table的长度总是2的幂
     */
    transient Node<K, V>[] table;

    /**
     * HashMap将数据转换成set的另一种存储形式，这个变量主要用于迭代功能
     */
    transient Set<Map.Entry<K, V>> entrySet;

    /**
     * 实际存储的数量，则HashMap的size()方法，实际返回的就是这个值，isEmpty()也是判断该值是否为0
     */
    transient int size;

    /**
     * hashmap结构被改变的次数，fail-fast机制
     */
    transient int modCount;

    /**
     * HashMap的扩容阈值，在HashMap中存储的Node键值对超过这个数量时，自动扩容容量为原来的二倍
     *
     * @serial
     */
    int threshold;

    /**
     * HashMap的负加载因子，可计算出当前table长度下的扩容阈值：threshold = loadFactor * table.length
     *
     * @serial
     */
    final float loadFactor;

具体源码参考地址：

https://github.com/wupeixuan/JDKSourceCode1.8/blob/master/src/java/util/HashMap.java