[JDK8环境下的HashMap类应用及源码分析] 空构造函数初始化

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[JDK8环境下的HashMap类应用及源码分析] 第一篇 空构造函数初始化

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前言

HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap 实现了 Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为 null，不支持线程同步。
HashMap 是无序的，即不会记录插入的顺序。
HashMap 继承于AbstractMap，实现了 Map、Cloneable、java.io.Serializable 接口。

1、使用无参的构造函数创建HashMap

     HashMap map = new HashMap<>();
     System.out.println("map里元素的长度:" +  map.size() );
     System.out.println("map所占的空间大小:" +  map.capacity() );

我们在这里创建一个HashMap对象，并打印2个信息：map里元素的长度、map所占的空间大小。(其中有一段是错误，稍后会讲到)

1.1、从空的构造函数入手分析

上述代码调用了HashMap的无参构造函数。
从注释可以看到， 构造了一个空的HashMap，使用默认的桶容量16 和 负载因子0.75（达到容量的0.75阈值，就触发扩容）

/**
     * Constructs an empty HashMap with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

1.2、查看map里元素的长度

map.size()

    /**
     * The number of key-value mappings contained in this map.
     */
    transient int size;
   /**
     * Returns the number of key-value mappings in this map.
     *
     * @return the number of key-value mappings in this map
     */
    public int size() {
        return size;
    }

这里的size使用的是Java基本类型int，初始值是0；
我们通过无参的构造函数，没有给size重新赋值，此时的size=0；

1.3、查看map所占的空间大小

map.capacity() 也就是桶容量，此代码【map所占的空间大小】在Idea里是报错的，编译不通过，但我们可以跟踪到JDK8的源代码，去自己计算此时桶容量大小是多少 ：
capacity 方法不可重写，访问权限也是只能本类调用。

   /**
     * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
     *
     * @serial
     */
    // (The javadoc description is true upon serialization.
    // Additionally, if the table array has not been allocated, this
    // field holds the initial array capacity, or zero signifying
    // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
    int threshold;
    
    transient Node<K,V>[] table;

    /**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    
    final int capacity() {
        return (table != null) ? table.length :
            (threshold > 0) ? threshold :
            DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    }

上述的代码里，有2个三元运算：
第一个：如果table 不等于null，就取table的长度，否则就取第二个三元运算的结果；
第二个：如果threshold 大于0，就取threshold 的数据，否则取默认容量值。

1、threshold的注释

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY
  默认初始容量
• Additionally, if the table array has not been allocated, this
  field holds the initial array capacity, or zero signifying
  此外，如果表数组尚未分配，则字段保持初始数组容量，或零表示 ,
• The next size value at which to resize (capacity * load factor)
  要调整大小的下一个大小值（容量*负载系数）

也就是下一次扩容的阙值，元素个数达到这个阙值，整个容器就会扩容。

2、table
这里的table使用的是以K,V存储的Node节点集合，初始未赋值；
我们通过无参的构造函数，没有给table重新赋值，此时的table为null；

3、DEFAULT_INITIAL_CAPACITY
值=1 << 4; 采用二进制位运算，值为16
我们采用的是无参构造函数，因此经过2次三元计算比较，最终结果是DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 。

1.4、使用反射查看map所占的空间大小

第1.3小节里，我们无法调用到HashMap的capacity方法，这里我们使用Java的反射技术来实现，调用capacity方法。

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {

        HashMap map = new HashMap<>();

        //获取HashMap整个类
        Class<?> hashMapClszz = map.getClass();
        //获取指定属性，也可以调用getDeclaredFields()方法获取属性数组
        Field threshold =  hashMapClszz.getDeclaredField("threshold");
        //将目标属性设置为可以访问
        threshold.setAccessible(true);
        //获取指定方法，因为HashMap没有容量这个属性，但是capacity方法会返回容量值
        Method capacity = hashMapClszz.getDeclaredMethod("capacity");
        //设置目标方法为可访问
        capacity.setAccessible(true);

        //打印刚初始化的HashMap的元素数量、阈值、容量
        System.out.println("map里的元素数量:" +  map.size() );
//        System.out.println("map所占的空间大小:" +  map.capacity() );
        System.out.println("map触发扩容的阈值:" +  threshold.get(map) );
        System.out.println("map的容量:" +  capacity.invoke(map) );
}

查看效果：

map里的元素数量:0
map触发扩容的阈值:0
map的容量:16

关键字

1. capacity：HashMap的容量，即哈希表中桶的数量。在创建HashMap时，可以指定初始容量，如果不指定，默认为16。当哈希表中的元素数量达到容量的75%时，会触发扩容操作。

2. threshold：HashMap的阈值，即哈希表中元素数量的上限。当哈希表中元素数量达到阈值时，会触发扩容操作。阈值的计算公式为：threshold = capacity * loadFactor。其中，loadFactor是负载因子，它的默认值为0.75。

3. size：HashMap中元素的数量。当向HashMap中添加元素时，size会自动增加；当从HashMap中删除元素时，size会自动减少。

4. modCount：HashMap的修改次数。当向HashMap中添加或删除元素时，modCount会自动增加。在迭代HashMap时，如果发现modCount发生变化，则会抛出ConcurrentModificationException异常，防止在迭代过程中修改HashMap导致数据不一致的问题。

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