jdk1.8源码解析：HashMap底层数据结构之链表转红黑树的具体时机

Posted 2022-06-02 laipimei

前言

　　本文从三个部分去探究HashMap的链表转红黑树的具体时机：

　　　　一、从HashMap中有关“链表转红黑树”阈值的声明；

　　　　二、【重点】解析HashMap.put(K key, V value)的源码；

　　　　三、测试；

 

一、从HashMap中有关“链表转红黑树”阈值的声明，简单了解HashMap的链表转红黑树的时机

　　在 jdk1.8 HashMap底层数据结构：散列表+链表+红黑树（图解+源码）的 “四、问题探究”中，我有稍微提到过散列表后面跟什么数据结构是怎么确定的：

　　HashMap中有关“链表转红黑树”阈值的声明：

    /**
     * 使用红黑树(而不是链表)来存放元素。当向至少具有这么多节点的链表再添加元素时，链表就将转换为红黑树。
     * 该值必须大于2，并且应该至少为8，以便于删除红黑树时转回链表。
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

 

二、【重点】解析HashMap.put(K key, V value)的源码，去弄清楚链表转红黑树的具体时机

　　通过查看HashMap的源码可以发现，它的put(K key, V value)方法调用了putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict)来实现元素的新增。所以我们实际要看的是putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict)的源码。

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; 
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) 
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null); //直接放在散列表上的节点，并没有特意标识其为头节点，其实它就是"链表/红黑树.index(0)"
        else  
            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) 
                e = ((TreeNode<K, V>) p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); 
            else  //下面的代码是探究“链表转红黑树”的重点：
                for (int binCount = 0;; ++binCount) 
                    if ((e = p.next) == null)  //沿着p节点，找到该桶上的最后一个节点：
                        p.next = newNode(hash, key, value, null); //直接生成新节点，链在最后一个节点的后面；

                        //“binCount >= 7”：p从链表.index(0)开始，当binCount == 7时，p.index == 7,newNode.index == 8； 
                        //也就是说，当链表已经有8个节点了，此时再新链上第9个节点，在成功添加了这个新节点之后，立马做链表转红黑树。
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)

treeifyBin(tab, hash); //链表转红黑树 break;  …… p = e;   ……   …… 

　　通过源码解析，我们已经很清楚HashMap是在“当链表已经有8个节点了，此时再新链上第9个节点，在成功添加了这个新节点之后，立马做链表转红黑树”。

 

三、通过测试，进一步理解链表转红黑树的具体时机

　　1. 先创建一个Node类，它是HashMap的节点的一个简化：

class Node 
    int info;
    Node next;
    public Node(int info) 
        this.info = info;
    

　　2. 简化HashMap的put()方法，并进行测试：

public class A03Method_TreeifyBin 
    public static void main(String[] args) 
        A03Method_TreeifyBin treeifyBin = new A03Method_TreeifyBin();
        
        //假设下面创建的所有Node都是要放到散列表上的同一个桶上的（即通过计算它们的哈希值定位到了同一个桶）:
        Node firstNode = new Node(0);//firstNode作为直接放在桶上的节点。
        for(int i = 1; i < 10; i++) //已有firstNode，再put进9个节点
            treeifyBin.put(firstNode, new Node(i));//new出的新节点依次链在firstNode后面，形成一个链表。
        
    
    
    /**
     * 该方法截取自HashMap.putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict)方法中有关“链表转红黑树的时机”那部分代码。 
     * 该方法是对HashMap.putVal(……)源码做简化后的方法，可以参照源码来看该方法。
     * 
     * @param p       ： 当前节点
     * @param newNode ： 要新添进去的节点
     */
    public void put(Node p, Node newNode) 
        Node e;
        for (int binCount = 0;; ++binCount) 
            if ((e = p.next) == null)  
                p.next = newNode; 
                if(binCount >= 7) 
                    //HashMap.putVal(……)源码中这里执行了treeifyBin(tab, hash)方法，将链表转为了红黑树。
                    System.out.println("binCount == " + binCount);
                    System.out.println("p.next.info : " + p.next.info);
                    System.out.println("p.info : " + p.info);
                    System.out.println("----------------------------");
                
                break;
            
            p = e;
        
    

　　最后的输出结果是：

　　　　binCount == 7
　　　　p.next.info : 8
　　　　p.info : 7
　　　　----------------------------
　　　　binCount == 8
　　　　p.next.info : 9
　　　　p.info : 8
　　　　----------------------------

 

　　从输出结果我们可以得知：

　　　　从firstNode后面链上new Node(1)开始，从输出结果可以看到，一旦 binCount == 7 就做链表转红黑树的操作；

　　　　此时"p.next = newNode;"的p是new Node(7)，newNode是new Node(8)；

　　　　也就是说：当链表已经有8个元素了(firstNode到new Node(7))，此时put进第9个元素(new Node(8))，先完成第9个元素的put，然后立刻做链表转红黑树。这个结论和第2点中得到的结论一致。

　　

　　到这里，有关“HashMap的链表转红黑树的具体时机”算是表述完了，有时间我们再来探究“HashMap的红黑树转回链表的具体时机”~