HashMap源码分析

Posted 2021-02-06

HashMap
JDK1.7 和1.8中关于对HashMap的实现，有了一些变化，其中很重要的一个变化，就是在解决Hash冲突的时候，存储数据结构有所调整。

1.7版本：

主要实现方式： 通过数组+ 链表的方式实现。当hash冲突的时候，使用链表来解决冲突。但是当hash不均匀的时候，可能会导致数据倾斜到某个数组槽位。那么对集合的更新、查找操作最后转变为线性查找，失去了hash查找的特性。

//使用数组式的链表，如果key的hash值一样，则通过List结构来解决冲突，当hash不均匀，可能会导致最后的数据变为线性查找List,性能无法保证
transient Entry<K,V>[] table;

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final K key;
    V value;
    Entry<K,V> next;
    int hash;
    /**其他方法**/
}

public V put(K key, V value) {
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    int hash = hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length);
    //当该数组的hash槽位有数据时，则通过链表的方式追加到链表的结尾
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }

    modCount++;
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        resize(2 * table.length);
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
    }

    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    size++;
}

1.8 版本

在1.8的版本中，同样是通过数组+链表的方式存储结构。但是1.7的Entry 被命名为Node，并且 当Node容量到达8的时候，会将Node转换为TreeNode(红黑树结构)，查找效率大大提高

/**
 * Basic hash bin node, used for most entries.  (See below for
 * TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.)
 */
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;
    /**其他方法**/
 }

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    //不存在，直接新建并赋值到数组对应槽位
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        //如果已经有该key值，则直接返回该Node
        if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        //如果该Node 是TreeNode，则直接放入到TreeNode结构中
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //如果该槽位的值大于等于7的时候，需要转换成TreeNode数据结构来存储;TREEIFY_THRESHOLD等于8
                    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;
            }
        }
        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)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

/**
 * 将Node数组中，对应hash槽位的Node转换为TreeNode数据结构
 * 
 * Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless
 * table is too small, in which case resizes instead.
 */
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
    int n, index; Node<K,V> e;
    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
        resize();
    else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
        do {
            TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
            if (tl == null)
                hd = p;
            else {
                p.prev = tl;
                tl.next = p;
            }
            tl = p;
        } while ((e = e.next) != null);
        if ((tab[index] = hd) != null)                                                  
            hd.treeify(tab);
    }                                                                                                                                                            欢迎工作一到五年的Java工程师朋友们加入Java群： 741514154

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