HashMap简介
从源码角度带你熟悉一下JDK1.8的 HashMap ，首先简单介绍下 HashMap 。
1.HashMap 有三种数据结构，数组，链表，红黑树。
2.HashMap 是非线程安全的
3.HashMap 存储的内容是键值对(key-value)映射，key、value 都可以为 null。
4.HashMap 中的映射不是有序的。
5.实现了 Cloneable 接口，能被克隆。
6.实现了 Serializable 接口，支持序列化。
HashMap源码解析
HashMap 继承了 AbstractMap 并实现了 Map, Cloneable, java.io.Serializable 接口，上面做了相应的介绍就不再阐述了。关键我们看两个重要的属性 initialCapacity,loadFactor。
initialCapacity:初始容量，是哈希表创建中桶的数量。
loadFactor:加载因子(默认0.75)，是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。
当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，哈希表将具有两倍的桶数。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | public class More ...HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L; // 默认的初始容量（容量为HashMap中槽的数目）是16 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 // 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换） static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 默认加载因子 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; // list to tree 的临界值 static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 删除冲突节点后，hash相同的节点数目小于这个数，红黑树就恢复成链表 static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; // 扩容的临界值 static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; // 存储元素的数组 transient Node<k,v>[] table; } } |
Node节点的数据结构
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 | // 继承自 Map.Entry<K,V> static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final int hash; final K key; V value; // 指向下一个节点 Node<K,V> next; 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; }// 返回 Hash 值 public final int hashCode() {return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value); } public final V setValue(V newValue) {V oldValue = value; value = newValue; return oldValue; } // 重写 equals() 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; } } |
树节点数据结构
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {TreeNode<K,V> parent; // 父 TreeNode<K,V> left; // 左 TreeNode<K,V> right; // 右 TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion boolean red; // 判断颜色 TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {super(hash, key, val, next); } // 返回根节点 final TreeNode<K,V> root() { for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) {if ((p = r.parent) == null) return r; r = p; } |
HashMap 的4个构造函数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 | // 默认构造函数。 public More ...HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted } // 包含“子Map”的构造函数 public More ...HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; putMapEntries(m, false); } // 指定“容量大小”的构造函数 public More ...HashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } // 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数 public More ...HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);this.loadFactor = loadFactor; this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity); } |
put 函数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 | public V put(K key, V value) {// 对key的hashCode()做hash return putVal(hash(key), key, value, false, true); } final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; // tab为空则创建 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; // 计算index，并对null做处理 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else {Node<K,V> e; K k; // 节点存在 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; // 该链为树 else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); // 该链为链表 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; } } // 写入 if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; // 超过load factor*current capacity，resize if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; } |
get 函数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | 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) {// 数组元素相等 if (first.hash == hash && // always check first node ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return first; // 桶中不止一个节点 if ((e = first.next) != null) {// 在树中get if (first instanceof TreeNode) return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key); // 在链表中get do {if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } while ((e = e.next) != null); } } return null; } |
resize 函数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 | 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 {signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } // 计算新的resize上限 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<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; table = newTab; if (oldTab != null) {// 把每个bucket都移动到新的buckets中 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 {Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do {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); // 原索引放到bucket里 if (loTail != null) {loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } // 原索引+oldCap放到bucket里 if (hiTail != null) {hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; } |
总结
o HHashMap 有三种数据结构，数组，链表，红黑树。
o 如果冲突节点到8时，就把链表转换成红黑树；
o 如果 bucket 满了(超过 load factor*current capacity )，就要 resize。
o 在 resize 的过程，就是把bucket扩充为2倍，之后重新计算 index ，把节点再放到新的 bucket 中。
o get()如果有冲突，则通过key.equals(k)去查找对应的 entry
若为树，则在树中通过key.equals(k)查找，O(logn)；
若为链表，则在链表中通过key.equals(k)查找，O(n)。
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