写在前面

看这篇文章前先打开HashMap的源码。

主要讲两个方法 get(Object key) 和 put(Object key, Object value) ，还要内部静态类 Node ，对于其余部分看个人需求可自行研究。

看这篇文章前，要求理解链表概念，不了解的话可以参考（Node类结构）自行学习，需要简单的位运算基础。

内部类 Node

简化版类结构

static class Node<K,V> {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;
}

这是一个链表的元素结构，hash，key，value 是元素结构的内容，Node next 是指向下一个元素的指针，多个元素串联起来就实现一个单向非循环链表，也是最简单最基础的链表结构。

HashMap使用一个Node数组存放所有的数据。

transient Node<K,V>[] table;

put(Object key, Object value) 方法分析

put(Object key, Object value) 方法调用 putVal(hash(key), key, value, false, true)方法，所以直接看后者。

简化版源码

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                }
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    return null;
}

代码分析

part1

if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
    n = (tab = resize()).length;

HashMap创建时内部 table 并没有初始化，在调用 put() 方法时才会使用调用 resize() 方法进行初始化内部 table。

part2

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

这里的 tab[i = (n – 1) & hash] 使用了一个类似快速定位的算法来定位要 put 的元素位于 tab 的哪个位置，从前几行代码中可以看到 n = tab.length ，n 是固定的，那么 key 的 hash 与 n-1 进行且运算，得到的值必定是在 0到n-1 之内，这样就能把所有的 key 经过这个算法进行简单的归类，放在 table 的不同的位置上。

使用上面的算法，计算出来当前 key 对应的下标，得到 table 的 key 对于的元素 p ，如果该下标对应的 table 元素为空，即为 p，那么就创建一个 Node 放在 table 的该位置上。

table结构图

part3

if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    e = p;

如果 p 不为空，且 p 的 key 与要 put() 进来的 key 一致，则把 e 的值替换成要 put() 进来的值。

part4

for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
    if ((e = p.next) == null) {
        p.next = newNode(hash, key, value, null);
    }
    f (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
        break;
    p = e;
}

这里先把数据结构放出来，前面也说到过 Node 是链表中的元素，每个 Node 都有一个指向下一个 Node 的指针。而 table 里面放的是 Node 所以 table 的结构就是数组放每条链表的头一个元素，也就是 table 里面放链表头。比如默认 HashMap 的 table 大小是 16，那么整个 table 就是 16 条链表。

如果 p 的 key 跟 与要 put() 进来的 key 不一致，那么就可以知道 table 的这个下标下放的是一条链表了。

遍历这个链表，直到当前的链表元素 e 的下一个元素是 null，或者 e 的 key 与要 put() 进来的 key 一致。如果是前者则创建一个新 Node，放在 p 的后面。如果是后者，则把 e 的值替换成要 put() 进来的值。

get(Object key) 方法分析

get(Object key) 方法调用 getNode(hash(key), key) 方法，所以直接看后者。

简化版源码

Node<K,V>[] tab; Node<K,V> 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) {
            do {
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;

看懂了 put() 方法，分析清楚了 table 的数据结构再来看 get() 方法就很简单了。

这里再简单说一遍流程

 if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
     return first;

如果 table 中存放的链表头就是要 get() 到的元素则直接返回该元素。

if ((e = first.next) != null) {
    do {
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
        } while ((e = e.next) != null);
    }

如果不是，则遍历链表，直到找到 key 对于的元素或者链表遍历到末尾。