HashMap源码分析

主要过一遍HashMap中的常量、构造方法、put方法(hash、putVal、resize)

当我们调用put时，实际上就是调用putVal

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

putVal

/**
 * @param  onlyIfAbsent 若为true，插入重复key的值时，不改变已存在的value
 * @param  evict 若为false，则表为创建模式（在HashMap中因该没啥用，LinkedhashMap需要注意）
 */
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
    Node[] tab;
    Node p;
    int n, i;   // n为table.length
    // 1. 新创建的HashMap先初始化
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    // 2. 若指定位置不存在元素(没有hash冲突)
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // n为hashMap的长度，即2的幂次，故：(n-1)&hash = hash%n
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
       // 3. 发生冲突时处理逻辑
        Node e;
        K k; // 冲突位置上的key
        // 3.1 key相同则覆盖旧值
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        // 3.2 已有很多冲突值(已经转为树了)，则put进该冲突树
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        // 3.3 拉链法存放
        else {
            // 3.3.1 循环冲突链表，将新来的冲突的元素尾插到链表中
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);

                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // TREEIFY_THRESHOLD = 8
                        // 链表转红黑树
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                // 如果新插入的元素是与冲突链表上的key相同的，那么就要覆盖这个key对应的value
                if (e.hash == hash
                     && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    // beark后走【a】处的逻辑
                    break;
                p = e;
            }
        }
        // 循环结束后，经历尾插后的e为空

        if (e != null) { // 【a】existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);// 这方法空的，没啥用，在LinkedHashMap中被重写
            return oldValue;
        }
    }

    ++modCount;     // 记录被结构修改的次数
    // 如果当前保存的k-v数量(不包含冲突的)大于阈值 则扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);// 这方法空的，没啥用，在LinkedHashMap中被重写
    return null;
}

resize

初始化或加倍表的大小。
如果为空，则按照字段阈值中持有的初始容量目标分配。
否则，因为我们使用的是2的幂展开，所以每个bin中的元素要么必须保持相同的索引，要么在新表中以2的幂偏移量移动。

final Node[] resize() {
    Node[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold; // 类成员变量threshold，int类型默认值为0
    int newCap, newThr = 0;
    // 1.确定新阈值和新容量
    // 1.1 元素不为空
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { //  MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30 = 1073741824
            threshold = Integer.MAX_VALUE;//  MAX_VALUE = 2147483647
            return oldTab;
        }
        // newCap扩为原来的2倍 ，若其在[16,1073741824)范围内threshold也翻倍
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1;
    }
    // 1.2 元素为空，且阈值有效（可能是调用HashMap(int initialCapacity,float loadFactor)初始化或被清空元素的hashmap）
    else if (oldThr > 0)
        newCap = oldThr;
    // 1.3 新创建的HashMap 容量默认为16，阈值默认为(负载因子*容量)0.75*16=12
    else {
        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"})
    // 2.扩容
    Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) {
        // 循环老的元素
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                oldTab[j] = null;
                // 2.1 该元素链表中没有存储冲突值，重新计算该元素存储位置，并赋值
                if (e.next == null)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;

                // 2.2 如果该元素保存到冲突值很多 以至于链表已经转成红了
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);

                // 2.3 有产生冲突的值，但还没有转成树
                else { // preserve order
                    // loHead 与 loTail用于修复并发情况下死循环问题
                    Node loHead = null, loTail = null;
                    Node hiHead = null, hiTail = null;
                    Node next;
                    do {
                        next = e.next;
                        // 空键的hash为零，或出现1001 & 0110这种情况
                        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);
                    // 将冲突的链表拎出来，放到数组中
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

常量及成员变量

// 默认的初始容量 16(必须是2的幂)
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

// 最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

// 在构造函数中没有指定时使用的负载因子。
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

// 在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小
// 长度总是2的幂
transient Node[] table;

构造

// 构造一个具有默认初始容量(16)和默认负载因子(0.75)的空HashMap。
public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}

put

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

Hash

// 计算 key.hashCode() 并将哈希的较高位传播（XOR）到较低位。 由于该表使用二次幂掩码，因此仅在当前掩码之上位变化的散列集将始终发生冲突。 （已知的例子是在小表中保存连续整数的 Float 键集。）因此，我们应用了一种变换，将高位的影响向下传播。 在位扩展的速度、实用性和质量之间存在折衷。 因为许多常见的散列集已经合理分布（所以不要从传播中受益），并且因为我们使用树来处理 bin 中的大量冲突，我们只是以最便宜的方式对一些移位的位进行异或，以减少系统损失， 以及合并最高位的影响，否则由于表边界，这些最高位将永远不会用于索引计算。
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

Original: https://www.cnblogs.com/daydreamer-fs/p/16714091.html
Author: fogey
Title: HashMap源码分析