Java7/8中的HashMap和ConcurrentHashMap全解析

Posted 2022-02-18 xbfchder

1. Java7中的HashMap：

大方向上HashMap是一个数组，每个数组元素是一个单向链表。

上图中每个绿色的实体是嵌套类Entry的实例，Entry包含4个属性：key，value，hash，和单链表的next。

capacity：数组的容量，始终保持在2^n，每次扩容后大小为扩容前的2倍。

loadfactor：扩容因子，始终保持在0.75。

threshold：扩容的阈值，大小为：capacity*loadfactor。

 

1.1put方法的过程：

总结：

当第一次插入时需要初始化数组的大小（threshold）；

判断如果key为空就将这个Entry放入到table[ 0 ]中；

否则计算key的hash值，遍历单链表，若该位置已有元素，就进行覆盖，并返回旧值；

若不存在重复的值，就将该Entry放入到链表中。

 1 public V put(K key, V value) 
 2     // 当插入第一个元素的时候，需要先初始化数组大小
 3     if (table == EMPTY_TABLE) 
 4         inflateTable(threshold);
 5     
 6     // 如果 key 为 null，感兴趣的可以往里看，最终会将这个 entry 放到 table[0] 中
 7     if (key == null)
 8         return putForNullKey(value);
 9     // 1. 求 key 的 hash 值
10     int hash = hash(key);
11     // 2. 找到对应的数组下标
12     int i = indexFor(hash, table.length);
13     // 3. 遍历一下对应下标处的链表，看是否有重复的 key 已经存在，
14     //    如果有，直接覆盖，put 方法返回旧值就结束了
15     for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) 
16         Object k;
17         if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) 
18             V oldValue = e.value;
19             e.value = value;
20             e.recordAccess(this);
21             return oldValue;
22         
23     
24 
25     modCount++;
26     // 4. 不存在重复的 key，将此 entry 添加到链表中，细节后面说
27     addEntry(hash, key, value, i);
28     return null;
29 

1.2数组（大小）的初始化：

当第一个数组元素放入HashMap时，就进行一次数组的初始化，就是先计算数组的大小，再计算阈值（threshold），并始终将数组内元素的数量保持在2^n个。

 1 private void inflateTable(int toSize) 
 2     // 保证数组大小一定是 2 的 n 次方。
 3     // 比如这样初始化：new HashMap(20)，那么处理成初始数组大小是 32
 4     int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
 5     // 计算扩容阈值：capacity * loadFactor
 6     threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
 7     // 算是初始化数组吧
 8     table = new Entry[capacity];
 9     initHashSeedAsNeeded(capacity); //ignore
10 

1.3计算数组的位置：

根据key的Hash值，来对数组长度进行取模。eg：当数组长度为32时，可以取key的hash值的后5位，来进行计算相应数组中位置。

1.4添加结点到链表中：

找到数组下标后，进行key判重，若没有重复，就将该元素放到链表的表头位置。

以下方法首先判断是否需要扩容，如果扩容后，就将元素放到相应数组位置上链表的表头处。

 1 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 
 2     // 如果当前 HashMap 大小已经达到了阈值，并且新值要插入的数组位置已经有元素了，那么要扩容
 3     if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) 
 4         // 扩容，后面会介绍一下
 5         resize(2 * table.length);
 6         // 扩容以后，重新计算 hash 值
 7         hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
 8         // 重新计算扩容后的新的下标
 9         bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
10     
11     // 往下看
12     createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
13 
14 // 这个很简单，其实就是将新值放到链表的表头，然后 size++
15 void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 
16     Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
17     table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
18     size++;
19 

1.5数组的扩容：

扩容就是将小数组扩大成大数组再将元素转移到大数组中。双倍扩容：比如原数组（每个数组中放的其实是一个链表）中old [ i]的元素，会放到新数组的new [ i] ,和new [ i+oldlength]的位置上。

 1 void resize(int newCapacity) 
 2     Entry[] oldTable = table;
 3     int oldCapacity = oldTable.length;
 4     if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) 
 5         threshold = Integer.MAX_VALUE;
 6         return;
 7     
 8     // 新的数组
 9     Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
10     // 将原来数组中的值迁移到新的更大的数组中
11     transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
12     table = newTable;
13     threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
14 

1.6 get过程的分析: