HashMap(JDK-1.8)

Posted 2022-11-24 全力付出

HashMap(JDK-1.8)

一：resize扩容

1. 当前table Node数组赋给临时变量，并记录老table的初始化容量和加载因子
2. 如果老初始化容量大于0，新表初始化容量直接扩大为原来的2倍
3. 循环老table，对新table赋值

1) 如果如果链表只有一个，则进行直接赋值newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e

2）如果红黑二叉树：……

3）链表赋值，如果新表位置变化e.hash & oldCap) == 0, 则老表数据在新表位置为（老数组位置i+老数组容量oldCap）

  final Node<K, V>[] resize() 
        Node<K, V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;// 数组长度
        int oldThr = threshold;// 临界值
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) 
            // 扩容
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) 
                // 原数组长度大于最大容量(1073741824) 则将threshold设为Integer.MAX_VALUE=2147483647
                // 接近MAXIMUM_CAPACITY的两倍
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
             else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) 
                // 新数组长度 是原来的2倍，
                // 临界值也扩大为原来2倍
                newThr = oldThr << 1;
            
         else if (oldThr > 0) 
            // 如果原来的thredshold大于0则将容量设为原来的thredshold
            // 在第一次带参数初始化时候会有这种情况
            newCap = oldThr;
         else 
            // 在默认无参数初始化会有这种情况
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;// 16
            newThr = (int) (DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);// 0.75*16=12
        
        if (newThr == 0) 
            // 如果新 的容量 ==0
            float ft = (float) newCap * loadFactor;// loadFactor 哈希加载因子 默认0.75,可在初始化时传入,16*0.75=12 可以放12个键值对
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY ? (int) ft : Integer.MAX_VALUE);
        
        threshold = newThr;// 将临界值设置为新临界值
        @SuppressWarnings( "rawtypes", "unchecked" )
        // 扩容
        Node<K, V>[] newTab = (Node<K, V>[]) new Node[newCap];
        table = newTab;
        // 如果原来的table有数据，则将数据复制到新的table中
        if (oldTab != null) 
            // 根据容量进行循环整个数组，将非空元素进行复制
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) 
                Node<K, V> e;
                // 获取数组的第j个元素
                if ((e = oldTab[j]) != null) 
                    oldTab[j] = null;
                    // 如果链表只有一个，则进行直接赋值
                    if (e.next == null)
                        // e.hash & (newCap - 1) 确定元素存放位置
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    //  此处省略红黑树
                    else 
                        // 进行链表复制
                        // 方法比较特殊： 它并没有重新计算元素在数组中的位置
                        // 而是采用了 原始位置加原数组长度的方法计算得到位置
                        Node<K, V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K, V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K, V> next;
                        do 
                            next = e.next;
                            // 注意：不是(e.hash & (oldCap-1));而是(e.hash & oldCap)

                            // (e.hash & oldCap) 得到的是 元素的在数组中的位置是否需要移动,示例如下
                            // 示例1：
                            // e.hash=10 0000 1010
                            // oldCap=16 0001 0000
                            //   &   =0  0000 0000       比较高位的第一位 0
                            //结论：元素位置在扩容后数组中的位置没有发生改变

                            // 示例2：
                            // e.hash=17 0001 0001
                            // oldCap=16 0001 0000
                            //   &   =1  0001 0000      比较高位的第一位   1
                            //结论：元素位置在扩容后数组中的位置发生了改变，新的下标位置是原下标位置+原数组长度

                            // (e.hash & (oldCap-1)) 得到的是下标位置,示例如下
                            //   e.hash=10 0000 1010
                            // oldCap-1=15 0000 1111
                            //      &  =10 0000 1010

                            //   e.hash=17 0001 0001
                            // oldCap-1=15 0000 1111
                            //      &  =1  0000 0001

                            //新下标位置
                            //   e.hash=17 0001 0001
                            // newCap-1=31 0001 1111    newCap=32
                            //      &  =17 0001 0001    1+oldCap = 1+16

                            //元素在重新计算hash之后，因为n变为2倍，那么n-1的mask范围在高位多1bit(红色)，因此新的index就会发生这样的变化：
                            // 0000 0001->0001 0001

                            if ((e.hash & oldCap) == 0) 
                                // 如果原元素位置没有发生变化
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;// 确定首元素
                                // 第一次进入时     e   -> aa  ; loHead-> aa
                                else
                                    loTail.next = e;
                                //第二次进入时        loTail-> aa  ;    e  -> bb ;  loTail.next -> bb;而loHead和loTail是指向同一块内存的，所以loHead.next 地址为 bb  
                                //第三次进入时        loTail-> bb  ;    e  -> cc ;  loTail.next 地址为 cc;loHead.next.next = cc
                                loTail = e;
                                // 第一次进入时         e   -> aa  ; loTail-> aa loTail指向了和  loHead相同的内存空间
                                // 第二次进入时               e   -> bb  ; loTail-> bb loTail指向了和  loTail.next（loHead.next）相同的内存空间   loTail=loTail.next
                                // 第三次进入时               e   -> cc  ; loTail-> cc loTail指向了和  loTail.next(loHead.next.next)相同的内存
                             else 
                                //与上面同理

                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            
                         while ((e = next) != null);//这一块就是 旧链表迁移新链表
                        //总结：1.8中 旧链表迁移新链表    链表元素相对位置没有变化; 实际是对对象的内存地址进行操作 
                        //在1.7中  旧链表迁移新链表        如果在新表的数组索引位置相同，则链表元素会倒置
                        if (loTail != null) 
                            loTail.next = null;// 将链表的尾节点 的next 设置为空
                            newTab[j] = loHead;
                        
                        if (hiTail != null) 
                            hiTail.next = null;// 将链表的尾节点 的next 设置为空
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        
                    
                
            
        
        return newTab;
    

二、线程安全

JDK-1.7 线程不安全

resize()导致线程不安全

transfer()函数逻辑
1. 对索引数组中的元素遍历
2. 对链表上的每一个节点遍历：用 next 取得要转移那个元素的下一个，将 e 转移到新 Hash 表的头部，使用头插法插入节点。
3. 循环2，直到链表节点全部转移
4. 循环1，直到所有索引数组全部转移

经过这几步，我们会发现转移的时候是逆序的。假如转移前链表顺序是1->2->3，那么转移后就会变成3->2->1。这时候就有点头绪了，死锁问题不就是因为1->2的同时2->1造成的吗？所以，HashMap 的死锁问题就出在这个transfer()函数上。