HashMap源码
HashMap 主要用来存放键值对，它基于哈希表的Map接口实现，是常用的Java集合之一。
属性的定义
public class HashMap extends AbstractMap
implements Map, Cloneable, Serializable {
//设置容器的默认初始化大小
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//设置容器的最大上限
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认加载因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//桶中元素大于8的时候，从链表转成红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//桶中元素小于6的时候，从红黑树专程链表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//桶中结构转化为红黑树对应的table的最小大小
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//哈希数组，存放元素，总是2的次方
transient Node[] table;
//存放具体元素的集
transient Set> entrySet;
//存放原始的个数
transient int size;
//map改变的次数，迭代的时候，快速失败用
transient int modCount;
//临界值，大于时进行扩容，容量*填充因子；保存第一次设置的容器默认初始化大小
int threshold;
//加载因子
final float loadFactor;
Node节点
用于保存每个节点的数据
static class Node implements Map.Entry {
final int hash; //哈希值
final K key;
V value;
Node next; //指向下一个节点
Node(int hash, K key, V value, Node 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;
}
//判断相等，如果key和value都相等就返回true
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;
}
}
构造方法
1)无参构造方法
public HashMap() {
//把加载因子设置成默认的加载因子，其他都默认
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
}
2) 有初始化大小的构造构造方法
最开始只是把设置的默认初始化大小的值设置在了threshold中，在第一次添加元素的时候才真正的初始化容器数据的大小。
//设置初始化大小
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//设置初始化大小和，加载因子
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//初始化大小验证
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);
}
tableSizeFor
保证是2的幂倍数，第一次初始化容器的时候需要使用
static final int tableSizeFor(int cap) {
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;
}
3)参数为map的构造函数
public HashMap(Map m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
putMapEntries
实现一个map复制进入本Map中，在构造函数和Map.putAll的时候调用
final void putMapEntries(Map m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
//如果table为空，设置threshold的值，还是在第一次put时，再扩容
if (table == null) {
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
//如果不为空，且map的大小超过了临界值，直接扩容
else if (s > threshold)
resize();
//遍历数组，扩容。
for (Map.Entry e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
key的哈希值计算
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
调用key自身的hashCode方法，然后自身的高16位异或低16位
例： 11111111 01001000 11001100 11001100 //原始的二进制
00000000 00000000 11111111 01001000 //向后移位16位
异或结果： 11111111 01001000 00110011 10000100
put方法
添加元素进入map，实际上是调用putVal完成任务。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
putVal
真正的添加操作
- hash key的哈希值
- key
- value
- onlyIfAbsent 如果为真，则不更改现有值
- evict 如果是false，表示这是构造方法调用的，true表示是put时调用的
添加顺序
- 首先判断table数组是否为空，如果为空就进行扩容
- 通过key的哈希值计算下标，如果数组相应位置为空，直接添加
- 如果不为空，
- 首先判断原始值的key和当前key是否相等，如果替换当前位置
- 判断当前节点是不是一个树节点，如果是红黑树就在红黑树中插入
- 当前是链表节点，遍历整个链表，在尾部添加，或者替换相应位置的节点
- 如果节点数大于的8，就把链表转化为红黑树
- 判断是否需要扩容
img
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, i;
//首先进行非空判断，空就扩容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//如果数组相应位置为空，直接添加 (n-1)&hash获取元素在数组中的下标
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {//不为空的情况
Node e; K k;
//p为原始的值，如果原始值的key和当前相等，替换当前位置
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//如果当前是一个树节点
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//如果是链表节点，遍历
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//结尾直接添加
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//大于8个就进行转化
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//转化成红黑树
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//中间就替换
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//如果e不为空，即在链表或红黑树中找到了相应的值就替换
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
//如果允许替换
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
//改变次数+1
++modCount;
//判断是否扩展
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
resize扩展方法
当map中的元素个数大于threshold临界值（容量*加载因子）时，或者第一次添加元素的时候，就需要进行扩容
jdk1.8的扩容和jdk1.7的扩容有很大的区别
因为jdk1.8的大小都是2的幂倍数，每次都是扩容2倍，就是把上一次的哈希值向前扩充一个2进制位，那么新的哈希值要么还在原来的位置，要么它的哈希值=原来的哈希值+原来的容器大小。
因此一个桶里面的节点在扩容后要么还在原来的位置，要么再加上原来的容器大小，只有这两种可能，所以扩容时，只需要遍历每个桶的所有节点，并分成两类就可以了。
不懂就学习参考链接1的地址，很详细。
final Node[] resize() {
Node[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//原来的容器大小
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//设置新的容器大小和新的临界值newThr
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
//当第一次使用有传递初始化大小参数的构造方法时，会进入这种情况。
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
//当第一次使用默认无参数构造方法时，会进入
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
//设置新的临界值
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
//把局部临界值赋值给map实例的全局临界值。
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
//建立新的数组
Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
//遍历旧的容器
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node e;
//当前容器下标不等于空
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
//当前桶只有一个节点
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
//如果当前是一颗红黑树， 大于8还是要转化为红黑树
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
//当前是链表
Node loHead = null, loTail = null;
Node hiHead = null, hiTail = null;
Node 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;
}
get方法
获取元素
public V get(Object key) {
Node e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
和前面的遍历类似
final Node getNode(int hash, Object key) {
Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
参考链接
- 美团：Java 8系列之重新认识HashMap
- JavaGuide中HashMap源码解析