HashMap源码分析

Posted 2020-10-23 浩天754

我所使用的JDK版本时1.8.0_144。

HashMap是我们常用的一个数据结构，以键值对的形式进行操作。

源码分析如下：

//默认初始容量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

//默认最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

//默认加载因子, 指哈希表可以达到多满的尺度
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

//实际使用的哈希表
transient Node<K,V>[] table;

//HashMap大小, 即HashMap存储的键值对数量
transient int size;
 
//键值对的阈值, 用于判断是否需要扩增哈希表容量
int threshold;

//加载因子
final float loadFactor;
 
//修改次数, 用于fail-fast机制
transient int modCount;

哈希表的类结构如下，结构就是常见的链表结构，其中有属性：hash值，key键值，value值，next链表下一个值的对象：

 /**
     * 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;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }

        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

HashMap构造函数如下，所有构造函数都会直接或间接实现下面这个主要构造函数的功能：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
　　　　　//HashMap的初始容量判空
　　　　　if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +initialCapacity);
        //HashMap的初始容量不可超过最大容量
　　　　 if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
　　　　 //加载因子，默认为0.75f
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
        //初始化加载因子
　　　　 this.loadFactor = loadFactor;
        //初始化阈值
　　　　 this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

 HashMap存入 方法

public V put(K key, V value) {　　　
　　　　//调用存储函数     
　　　　return putVal(hash(key), key, value, false, true); 
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
        //承载当前哈希表
        Node<K,V>[] tab; 
　　　　 //存储根据哈希值计算出的哈希表中下标的Node变量
        Node<K,V> p; 
　　　　 int n, i;
　　　　 //初始化tab为当前哈希表，并且判空，如果当前哈希表还为空，则重新分配
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
　　　　 //如果当前根据哈希值与表长度算出的该下标的表中Node为空，则创建Node节点，并存入哈希表中该下标
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {//否则，则是该Node的值不为空
            //存储该下标的哈希值
            Node<K,V> e; 
　　　　　　　//键值
　　　　　　  K k;
　　　　　　　//如果Node的hash值与存入的hash相同，则将当前表中Node变量赋值为e
            if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)//如果Node值类型为TreeNode
　　　　　　　　　　e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {//否则，循环查询
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    
　　　　　　　　　　　　//从Node值的next开始查询，如果为空，则将创建Node节点，并连接到Node的next节点上
　　　　　　　　　　　　if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
　　　　　　　　　　　　//如果存入成功，则e的hash值应该与hash相同
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;　　//循环遍历p的next，p = e即为p=p.next
                }
            }
　　　　　　　　//如果e不为空，则表示存入了数据
            if (e != null) { // existing mapping for key
                //取出旧数据
　　　　　　　　　　V oldValue = e.value;　　
                
　　　　　　　　　　//存入新数据
　　　　　　　　　　if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                //该方法时空方法
　　　　　　　　　　afterNodeAccess(e);
                
　　　　　　　　　　//返回旧数据
　　　　　　　　　　return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;　　//执行次数++
        if (++size > threshold)　　//如果表中数据个数+1，如果表中数据个数大于阈值，则重新分配表
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

 取数据（与存数据类似）：

    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }