HashMap 在 java map 中的继承关系
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底层存储结构: Node 类型数组
image.png 存储数据的 node 节点
static class Node implements Map.Entry {
final int hash;
final K key;
V value;
Node next; // 解决 hash 冲突
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;
}
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;
}
}
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初始容量及其相关参数
- 默认容量为 capacity = 16,
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 - 负载系数: loadFactor = 0.75,
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; - 负载极限: threshold=capacity*loadFactor
- 默认容量为 capacity = 16,
- 如何扩容 resize
final Node[] resize() {
Node[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) { // double size
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab; // 无法扩容
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold and cap
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
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"})
Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
table = newTab; // 实际扩容操作，复制旧的数据到新的数组上
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; // 该节点不存在 hash 冲突, 赋值
else if (e instanceof TreeNode) // 判断是否为 TreeNode, 进行 split 处理
((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
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;
}
- 计算出扩容后的 cap 和 threshold
- 如果当前 cap 已经最大整数值，则无法扩容，调整 threshold 到最大整数值
- 如果 dobue cap 小于最大整数值，那么 cap 和 threshold 都翻倍
- 如果 double cap 大于最大整数值, 重新计算 threshold=newCap * loadFactor;
- 实际扩容操作，遍历旧的数组
- 如果当前 index 的元素为 null，继续便利下个元素
- 如果当前 index 的元素为 TreeNode，调用 split
- 分两种情况: 定义两个链表: hiHead,loHead
* e.hash & oldCap 当前: (hash 值 & oldCap) == 0, 则该节点在新表的下标位置与旧表一致都为 j，放入 loHead
* (e.hash & oldCap) == 1 则该节点在新表的下标位置 j + oldCap，放入 hiHead - 迭代 lohead 元素: newTab[j] = loHead;
-
迭代 hihead 元素: newTab[j + oldCap] = hiHead;
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resize 如何处理 TreeNode 类型节点
put 方法解析
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;
// table未初始化或者长度为0，进行扩容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// (n - 1) & hash 确定元素存放在哪个桶中，桶为空，新生成结点放入桶中(此时，这个结点是放在数组中)
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
// 桶中已经存在元素
else {
Node e; K k;
// 比较桶中第一个元素(数组中的结点)的hash值相等，key相等
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 将第一个元素赋值给e，用e来记录
e = p;
// hash值不相等，即key不相等；为红黑树结点
else if (p instanceof TreeNode)
// 放入树中
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 为链表结点
else {
// 在链表最末插入结点
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 到达链表的尾部
if ((e = p.next) == null) {
// 在尾部插入新结点
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 结点数量达到阈值，转化为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
// 跳出循环
break;
}
// 判断链表中结点的key值与插入的元素的key值是否相等
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 相等，跳出循环
break;
// 用于遍历桶中的链表，与前面的e = p.next组合，可以遍历链表
p = e;
}
}
// 表示在桶中找到key值、hash值与插入元素相等的结点
if (e != null) {
// 记录e的value
V oldValue = e.value;
// onlyIfAbsent为false或者旧值为null
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
//用新值替换旧值
e.value = value;
// 访问后回调
afterNodeAccess(e);
// 返回旧值
return oldValue;
}
}
// 结构性修改
++modCount;
// 实际大小大于阈值则扩容
if (++size > threshold)
resize();
// 插入后回调
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
- 断数组是否已经初始化创建，若无创建数组
- 若数组 index = (n - 1) & hash 的元素不存在，创建 Node 并对数组 tab[index] 赋值
- 判断数组 index 的元素是否是 TreeNode，如果是则将放入树中
- 数组 index 的链表长度没超过 8 还没有转化为 红黑树，迭代到链表尾部，将数据插入，判断插入后的链表长度，如果大于等于 8，则将链表转换为红黑树