hashMap原理

Posted 2021-02-04 tianziru

• HashMap 的基本组成成员

HashMap 是 Map 的一个实现类，它代表的是一种键值对的数据存储形式。Key 不允许重复出现，Value 随意。jdk 8 之前，其内部是由数组+链表来实现的，而 jdk 8 对于链表长度超过 8 的链表将转储为红黑树。

• put 方法的具体实现

所谓的数组+链表+红黑树的存储结构是如何形成的，又是在何种情况下将链表转换成红黑树来优化性能的？

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

添加一个元素只需要传入一个键和一个值即可，putVal 方法是关键，我已经在该方法中进行了基本的注释，具体的细节稍后详细说明，先从这些注释中大体上建立一个直观的感受。

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 还未被初始化，那么初始化它
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    //根据键的 hash 值找到该键对应到数组中存储的索引
    //如果为 null，那么说明此索引位置并没有被占用
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    //不为 null，说明此处已经被占用，只需要将构建一个节点插入到这个链表的尾部即可
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        //当前结点和将要插入的结点的 hash 和 key 相同，说明这是一次修改操作
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        //如果 p 这个头结点是红黑树结点的话，以红黑树的插入形式进行插入
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        //遍历此条链表，将构建一个节点插入到该链表的尾部
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //如果插入后链表长度大于等于 8 ，将链表裂变成红黑树
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                //遍历的过程中，如果发现与某个结点的 hash和key，这依然是一次修改操作 
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        //e 不是 null，说明当前的 put 操作是一次修改操作并且e指向的就是需要被修改的结点
        if (e != null) { 
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    //如果添加后，数组容量达到阈值，进行扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

从整体上来看，该方法的大致处理逻辑已如上述注释说明，下面我们针对其中的细节进行详细的解释。