JDK源码解析-HashMap

Posted 2020-12-22 lilice

JDK源码解读之HashMap

在经过漫长的秋招的漫长的打击之后，认识到了自己的许许多多的问题，最大的问题就是很多东西只会用，或者只能说出很表面的原理，于是乎，自己开始了漫长的啃代码之路，这一篇，从HashMap说起，本合集源码均基于JDK1.8，不比较其它版本。

一、参数解读

serialVersionUID用来保证序列化与反序列化时版本的兼容性。

1、DEFAULT_INITIAL_CAPACITY定义了HashMap初始时的容量为16

2、MAXIMUM_CAPACITY定义了HashMap的最大容量为2的30次方

3、DEFAULT_LOAD_FACTOR定义了扩容时的加载因子，也就是当容量已经占用了0.75后自动扩容

4、TREEIFY_THRESHOLD（树化阈值）定义了当数据量大于等于8时使用红黑树而不使用链表，因为在数据量较小的情况下，红黑树要维持自身平衡，对比链表并没有优势

5、UNTREEIFY_THRESHOLD（还原阈值）定义了当数据量小于等于6时使用链表，在这里有一个小知识点，就是中间值7没有操作，这是为了防止红黑树和链表之间频繁转换降低性能（ps：之前小米面试官问我当数据量从6到7到8和8到7到6会发生什么我没答出来，刻骨铭心的痛）

6、MIN_TREEIFY_CAPACITY（最小树型化阈值）当哈希表中的容量大于该值时，才允许树型化链表，否则，若桶内元素太多，则直接扩容，而不是树形化，为了避免进扩容和树形化的冲突，这个值不能小于4倍的树化阈值

7、table是在创建时初始化的表，长度总是2的幂次方，在某些情况下允许长度为0，每一个node本质上都是一个单向链表

8、entrySet功能为保存缓存

9、size是当前hashmap的大小

10、modCount记录了结构性修改的次数，这个参数在官方源码中的作用是这样说的：“此字段使哈希映射的集合视图上的迭代器快速失效”，说白了，因为hashmap是线程不安全的，使用迭代器迭代时，一旦modCount被修改了，就证明数据被修改了，迭代器就会抛出异常，这其实就是所谓的Fail-Fast 机制

11、threshold此参数是下一次扩容时的大小

12、loadFactor也是加载因子，前面那个是默认的加载因子，这个参数可以在构造hashmap时自定义

二、单向链表的实现

单向链表没什么好说的，看一下就行。

三、红黑树的实现

红黑树的实现代码太太太长了，看了一下，不贴上来了，告辞。

四、Hash的计算方式

这里将key本身的hashCode与hashCode无符号右移16位进行异或运算生成一个新的hash值

至于为什么要这样做，源码中是这样说的

计算key.hashCode()并将哈希的高位扩展到低位。因为该表使用二的幂掩码，所以仅在当前掩码之上的位中变化的哈希集将总是冲突。(已知的例子有在小表格中保存连续整数的浮动键组。)所以我们应用了一个向下传播高位比特影响的变换。比特扩展的速度、效用和质量之间有一个折衷。因为许多常见的哈希集已经合理分布(因此不要从扩展中受益)，并且因为我们使用树来处理容器中的大冲突集，所以我们只是以最便宜的方式异或一些移位的位，以减少系统损失，并结合最高位的影响，否则由于表的边界，最高位将永远不会用于索引计算。

大概就是说可以避免hash冲突，因为链表的查询是十分耗时的，我们希望hashmap中的元素尽可能的分布均匀，尽可能少的产生哈希冲突，在这里我查询了其它版本JDK中的这个方法，1.7和1.8都是使用无符号右移和异或降低冲突，这个方法称为扰动函数，防止不同的hashCode的高位不同但是低位相同导致的hash冲突，就是把高位的特征和低位的特征结合起来，从而降低hash冲突的概率。

这里可以深究一下，打个tag

想起来一个问题，如果已知要存储100个数据，hashmap初始容量应该设置为多少，答案为256，看到这里还不知道为什么的去面壁思过。

五、put方法

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //如果table为空或者长度为0，则通过resize获取
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            //当前位置为空，直接new一个节点并赋值
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            //当前节点不为空
            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)
                //如果这个节点的TreeNode类型，则在红黑树中查找
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                //否则则向单链表中添加数据
                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
                            //大于8则树化
                            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)
            //判断是否需要扩容
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

　　

put方法执行流程

1、获取Node数组table，如果为空或者长度为0，调用resize方法获取对象得到长度

2、判断数组中指定下标下的节点是否为null，若为null，则new一个单向链表赋值

3、有数据则判断key有没有重复，重复则覆盖

4、不重复则判断是什么类型的节点，树型节点则添加，链表型节点需要判断长度是否超过阈值

5、判断数组需不需要扩容

未完待续