java源码-Map源码解析

Map是Java中的一个接口，用于存储键值对的映射关系。它提供了一种将键映射到值的方式，每个键都可以唯一映射到一个值上。

Map接口及其实现类主要有以下几个核心方法：

1. put(key, value)：将一个键值对存入Map中，如果已经存在该键，则会更新该键对应的值。

2. get(key)：根据key获取对应的值，如果不存在该键，则返回null。

3. remove(key)：根据key删除一个键值对，删除成功返回对应的值，否则返回null。

4. containsKey(key)：判断Map中是否存在某个key，存在则返回true，否则返回false。

5. size()：获取Map中键值对的个数。

Map接口提供了三个实现类：HashMap、TreeMap和LinkedHashMap。

1. HashMap：基于哈希表实现，具有快速存取和查找的特点，但是无法保证元素的顺序。

2. TreeMap：基于红黑树实现，可以保证元素的有序性，但是存取和查找效率较低。

3. LinkedHashMap：在HashMap的基础上，维护了插入顺序或者访问顺序，因此能够保证元素的顺序。

HashMap的源码解析：

1. 数据结构

在HashMap内部，用一个Entry[]数组来存储数据，每个Entry对象保存一个键值对，即(key, value)。

```
transient Node[] table;
```

2. put方法

将一个键值对放入HashMap中，首先根据key的hashCode值计算出数组下标，然后在对应的位置上查找，如果已经存在该key，则更新value，否则插入一个新的Entry对象。

```
public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
    Node[] tab; Node p; int n, i;
    // 如果数组为空，则需要先进行初始化
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    // 计算hash值在数组中的下标
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // 如果对应位置为空，则直接插入
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node e; K k;
        // 如果对应位置不为空，则需要判断是否已经存在该key
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode) // 如果当前位置是TreeNode类型，则需要按照红黑树的方式进行插入
            e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            // 如果当前位置是链表，则需要遍历链表，查找是否已经存在该key
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 如果链表的长度达到了一定值，则需要将链表转化为红黑树进行插入
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        // 如果已经存在该key，则更新value
        if (e != null) { 
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount; // 记录操作次数
    if (++size > threshold) // 如果当前元素个数超出了阈值，则需要进行扩容
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}
```

3. get方法

根据key获取对应的value，首先根据key的hashCode值计算出数组下标，在对应的位置上遍历链表或红黑树，查找是否存在该key，如果存在则返回对应的value，否则返回null。

```
public V get(Object key) {
    Node e;
    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

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) {
            // 如果当前位置是TreeNode类型，则需要按照红黑树的方式进行查找
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
            // 否则遍历链表查找
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}
```

4. remove方法

根据key删除一个键值对，首先根据key的hashCode值计算出数组下标，在对应的位置上遍历链表或红黑树，查找是否存在该key，如果存在则删除对应的Entry对象，并返回对应的value，否则返回null。

```
public V remove(Object key) {
    Node e;
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
        null : e.value;
}

final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
                           boolean matchValue, boolean movable) {
    Node[] tab; Node p; int n, index;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node node = null, e; K k; V v;
        // 如果当前位置上的节点就是需要删除的元素，则直接删除
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            node = p;
        else if ((e = p.next) != null) {
            // 如果当前位置是TreeNode类型，则需要按照红黑树的方式进行删除
            if (p instanceof TreeNode)
                node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
            else {
                // 否则遍历链表查找
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key ||
                         (key != null && key.equals(k)))) {
                        node = e;
                        break;
                    }
                    p = e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                             (value != null && value.equals(v)))) {
            if (node instanceof TreeNode)
                ((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            else if (node == p)
                tab[index] = node.next;
            else
                p.next = node.next;
            ++modCount;
            --size;
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
    }
    return null;
}
```

HashMap的其他方法实现类似，例如size、containsKey等方法。