HashMap底层源码解析

数据结构

数组+单向链表+双向链表+红黑树

    
数组：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        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;
        }

 

 

加载因子为0.75

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

 

为什么Node下标的选择方式为“tab[i = (n - 1) & hash”

n：16

n-1:15

15：0000 1111

h：  0101 0101

& （1的时候为1）

------------------------

 0000  0101----》通过这种方式，hashcode是什么，算出来对应的下标是什么就是什么，而且不会越界（初始容量为16，下标永远是在0-15之间）。

从中我们可以引发一个思考，以上成立的条件初始容量必须要为2的幂次方，比如2、4、8、16、32、64等等，因为这种-1之后，低位才都是1。但是我们在创建HashMap的构造方法的时候，我们可以传入一个容量，那用户随便传入一个不是2的幂次方的数组，那么使用hashcode来定位下标不就失败了吗？其实，在内部的实现中，不会直接将这个数字定义为初始容量，他会进行判断，传入一个大于此数组的2的幂次方，比如传入10，他会赋值为16.

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
　　　　　　//初始化数组，目前数组为null，然后转至1.2
　　　　　　//n表示数组长度，为16
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
　　　　　　　//当前Node数组下标没有数组，直接进行赋值
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {//当前下标已经存在node时，分为key相同和key不同，key不同，hashcode计算后的下标也有可能是相同的
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;//key为相同时
            else if (p instanceof TreeNode)//红黑树 转至1.3
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);//如果是树，需要将Node转换为Tree结构，进行红黑树的插入。转至1.4
            else {//Node节点
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//for循环遍历，找到最后一个节点
                    if ((e = p.next) == null) {//1.7是使用头插法，1.8是使用尾插法--》使用尾插法可以在遍历的时候计算数量，因为数量达到8，转换成红黑树
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) //因为上一步已经又插入了一个node，而binCount此时还是7，且binCount从0开始，
                            treeifyBin(tab, hash);  //变成红黑树是从Node节点有8个的时候开始装换，但是转换之前又插入了一个，一共节点有9个
                        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;//取出之前key对应的value值
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)//当已经存在key时，执行putIfAbsent()不会进行覆盖
                    e.value = value;//更新value值
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;//当put覆盖之前的值时，put的返回值为之前key对应的value值
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

 

1.2 resize方法：初始化以及扩容。可以看到默认的初始容量为1<<4，初始容量等于2^4=16,扩容阈值为16*0.75；

 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;//带容量的构造方法中  传入
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&//此处是做扩容，左移一位，就是翻倍
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;  //传入大于此数字的2的幂次方数字
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
　　　　　　　//执行到此处
            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;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
　　　　　　//newCap就是16  赋值了初始容量，并将newTab赋值了给table，此时Node完成了赋值
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {//将老的数组中的数据转移到新的数组上
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)//当已有位置为树时
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order//当存在已有位置是链表时
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;//转移新的数组，只会出现2中情况，1.还是在原来的位置，2.翻倍后的位置加1
                        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;
                                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;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

　　

 

1.3 可以看出TreeNode继承与Node。并且TreeNode有4个属性，left、right代表左右子树，prev、next（Node中的属性）代表双向链表

static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
        TreeNode<K,V> parent;  // red-black tree links
        TreeNode<K,V> left;
        TreeNode<K,V> right;
        TreeNode<K,V> prev;    // needed to unlink next upon deletion
        boolean red;
        TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, val, next);
        }

        /**
         * Returns root of tree containing this node.
         */
        final TreeNode<K,V> root() {
            for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) {
                if ((p = r.parent) == null)
                    return r;
                r = p;
            }
        }

    static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        Entry<K,V> before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }

 1.4 并不是Node节点链表达到8个就转换为红黑树，还需要数组长度达到64

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        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 {
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);//将Node节点装换成TreeNode节点
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;//指向前一个TreeNode节点，此时是双向链表
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

 

 

 

 

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LinkedHashMap

 

HashMap是不能保证迭代器的顺序。

他继承了HashMap