HashMap

一、定义

public class HashMap extends AbstractMap
    implements Map, Cloneable, Serializable 

HashMap继承了AbstractMap，实现了Map接口。

二、数据结构

在1.8以前，hashmap是数组+链表的结构。

hashmap数据结构.png

hashmap里存放的是一个线形数组，数组里存放的元素是一个链表。0~15是哈希表，当存放数据时，hash(key)%len计算出应该存放在数组的位置。再存放数据时，如果计算出来的hashcode是一样的，就会存放在链表中，比如途中的1，337，253都需要存放再1这个位置。

但随着hashcode值相同的越来越多，链表会越来越长，效率会慢慢降低。因此数组1.8开始，当链表长度>8后，链表会转换为红黑树，以增加查找效率。

hashmap数据结构.png

因为我不太会算法，暂时不想看红黑树的实现，后面学习了会再来修改这篇文章的。所以以下是1.7的源码分析，比较容易入门理解。

三、构造函数

hashmap有4个构造函数：

HashMap()：构造一个具有默认初始容量 (16) 和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
HashMap(int initialCapacity)：构造一个带指定初始容量和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个带指定初始容量和加载因子的空 HashMap。
HashMap(Map m)：通过一个map构造一个HashMap。

我们来看一下构造函数：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //初始容量不能小于0
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                    initialCapacity);
        //初始容量不能大于MAXIMUM_CAPACITY
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

        //负载因子不能小于等于0，且负载因子
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                    loadFactor);
        //赋值负载因子
        this.loadFactor = loadFactor;
        //赋值扩容的临界值
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

HashMap有几个重要的参数：

1. initialCapacity（初始容量）：就是HashMap初始桶的容量，如果没有制定，默认为16。另外初始容量必须是2的n次方。
   static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 默认为16。
   static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; 最大容量为2^31
2. final float loadFactor（加载因子）：衡量hash表增加容量前可以达到多满的一个尺度。
   static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; 默认加载因子为0.75，一般情况下我们不需要修改这个参数
3. transient Entry[] table; 存储元素的实体数组
4. transient int size; 存放元素的个数
5. int threshold; 临界值。当实际大小超过临界值时，会进行扩容threshold = 加载因子*容量
6. transient int modCount; 被修改的次数

关于Entry：

static class Entry implements Map.Entry {
        final K key;
        V value;
        Entry next;
        int hash;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

四、其他重要方法

4.1 put():

    public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            // 初始化table
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        // 对key的hashcode进行再次hash，减少hash冲突
        int hash = hash(key.hashCode());
        // 获取对应的index
        int i = indexFor(hash, table.length);
        // 如果table[i]不为空，轮询链表
        for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            // 判断key是否相等。首先hashcode是否相等，相等再判断key值是否相等
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                //如果key相等，则覆盖旧值
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        //若没有在table[i]位置找到相同的key，则添加key到table[i]位置，新的元素总是在table[i]位置的第一个元素，原来的元素后移
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry e = table[bucketIndex];
        //新的值保存到table[i]上，原来table[i]的数据存在链表上
        table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e);
        //判断是否需要扩容
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

4.2 get()

    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

    final Entry getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        // 根据key获取hashcode
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        // 轮询table[i]，查询链表上key所在的Entry
        for (Entry 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;
    }

4.3 remove()

    public V remove(Object key) {
        Entry e = removeEntryForKey(key);
        return (e == null ? null : e.value);
    }
    final Entry removeEntryForKey(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry prev = table[i];
        Entry e = prev;

        while (e != null) {
            Entry next = e.next;
            Object k;
            //hashcode相同且key相同时，个数-1
            if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                modCount++;
                size--;
                if (prev == e)
                    //prev与e相等，
                    table[i] = next;
                else
                    // 前面一个节点指向后一个节点，这就删除了当前节点
                    prev.next = next;
                e.recordRemoval(this);
                return e;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }

        return e;
    }