HashMap源码解析-jdk8

HashMap概述

工作原理:HashMap的底层数据结构是数组加链表。通过hash(链地址法解决hash冲突)的方法,使用get和put获取和存储对象。存储对象时,将K/V传给put方法,put方法调用hashCode计算hash从而得到在bucket中的位置,若此位置没有元素,则直接放置在此位置,若有元素,则放置在链表的开头。同时,HashMap也会根据当前bucket的占用情况自动调整容量。获取对象时,将K传给get,它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置,并进一步调用equals方法确定键值对。
HashMap允许null 键值对,即键和值都能为null,非同步,不保证有序,也不保证顺序不随时间变化(resize操作会修改顺序),当key为null时,放置在第一个桶中,即hash值为0

HashMap字段解释

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //HashMap默认大小为16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;//最大存储容量2的20次方
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;//默认的加载因子,会影响HashMap性能的一个数值,一般不需要修改
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;//碰撞临界值,超过此值,会将链表修改为红黑树
transient Node<K,V>[] table;//保存元素的数组,长度为2的幂,根据情况进行大小的调整,为什么使用transient,为了防止使用Serializable接口中的序列化方法,因为table的大小可以调整,里面有可能会存在很多的null值。但是HashMap定义了自己的readObject和writeObject方法,使用自己定义的方法进行table的序列化,防止空间的浪费。
transient int modCount;//当修改HashMap的结构时,会改变modCount的值,用于iterator的fast-fail
int threshold;//下一个进行resize操作的值,一般等于(capacity * load factor)

方法说明

内部结构Node

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next; //Node中有此元素的hash值,键key,值value,下一个元素

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> 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);//通过hashCode计算key和value,在进行异或操作
        }

        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;
        }
    }

hash方法

   static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);//若key不为null,将key的hashCode值的高16位与低16位进行异或操作
    }

tableSizeFor方法

    static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

给出大于cap且为2的幂的最近的值,如cap=5,则输出8

HashMap的初始化方式

  • public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor){}
  • public HashMap(int initialCapacity){}
  • public HashMap(){} 默认容量为16,load factor为0.75
  • public HashMap(Map

get方法(获取元素)

  1. 根据给定的key值,使用hash方法计算对应的hash值
  2. 根据hash值利用公式(n-1)&hash得到在table中的位置,其中n为table的长度(即HashMap的容量)
  3. 如果table中第一个元素的hash值等于给定的hash值并且两者的键引用指向同一个地址或者两者的键值equal相等,则放回第一个元素
  4. 若3中的条件不满足,则在链表的下一个元素进行此条件的比较,因为java8中根据碰撞会有红黑树以及普通链表的区别,所以这里还要进行判断,是红黑树还是普通链表。直到链表的元素为null或者满足条件或者找不到。
  5. 返回找到的value值或者null
public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        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) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key); //红黑树
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

put方法

《HashMap源码解析-jdk8》

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) { 
//onlyIfAbsent为true,不改变HashMap中已经存在的value值
//evict为false,数组是刚开始进行构建的
        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 if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        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;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

扩容resize方法

jdk8中的resize方法能够保证HashMap中原来元素在链表中的顺序,而原来的方法是将链表的顺序颠倒了
resize方法具体细节可以参考链接-美团技术

   final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
        // 超过最大值就不再扩充了,就只好随你碰撞去吧
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            // 没超过最大值,就扩充为原来的2倍
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        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);
        } //运算符优先级 ‘<’>‘&&’>三目运算符
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        // 把每个bucket都移动到新的buckets中
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do { //jdk中优化后的方法,跟以前的resize方法是有区别的
                            next = e.next;
                            // 原索引
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            // 原索引+oldCap
                            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;
    }

参考资料

美团技术

    原文作者:benjaminlee1
    原文地址: https://blog.csdn.net/benjaminlee1/article/details/52902660
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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