java集合中的HashMap源碼分析
阿新 • • 發佈：2019-04-20
ble 第一個 我們 alt 構造方法 分析 ado raw mage
1.hashMap中的成員分析
transient Node<K,V>[] table; //為hash桶的數量 /** * The number of key-value mappings contained in this map. */ transient int size; //hashMap中鍵值對的數量 /** * The number of times this HashMap has been structurally modified * Structural modifications are those that change the number of mappings in * the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g., * rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of * the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).*/ transient int modCount; //用來記錄hashMap被改變的次數，進行fail-fast /** * The next size value at which to resize (capacity * load factor). * * @serial */ // (The javadoc description is true upon serialization. // Additionally, if the table array has not been allocated, this// field holds the initial array capacity, or zero signifying // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.) int threshold; //用來表示HashMap的闕值 threshold = capacity*loadFactor /** * The load factor for the hash table. * * @serial */ final float loadFactor; //用來表示HashMap的加載因子
2.hashMap中的重要方法分析
(1).hash方法(用來根據key來獲取hash值)
static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); //註意當key為null是會返回0，hashmap允許key為null進行存儲，且存在table[0]的位置。
另外會對獲取的hashcode進行高低16位按位與，減小hash沖突的概率 }
(2).tableSizeFor(使用此方法來讓我們的容量變為2的倍數)
static final int tableSizeFor(int cap) { int n = cap - 1; n |= n >>> 1; n |= n >>> 2; n |= n >>> 4; n |= n >>> 8; n |= n >>> 16; return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1; }
(3).put方法
public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); //會去調用putVal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) //判斷table是否為null或table的大小是否為0 n = (tab = resize()).length; //如果上述條件成立，那麽調用resize()方法去擴容 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) //計算插入的元素在hash桶中的位置，若該位置還沒有元素 tab[i] = newNode(hash, key, value, null); //新建一個node節點，並將該節點添加到該位置 else { //否則，執行以下代碼 Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && //判斷該位置的第一個元素是否與我們要插入的元素相同 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; //如果相同則記錄該節點到變量e else if (p instanceof TreeNode) //否則判斷第一個節點是否為樹類型的節點 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); //如果是，則調用樹類型的插入操作 else { //否則，第一個元素既不與我們要插入的節點相同，又不是樹類型的節點，那麽去遍歷鏈表 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { //若節點為空則表示已經遍歷到鏈表的最後，此時新建一個節點並加入到末尾 p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st //判斷鏈表的長度是否大於8 treeifyBin(tab, hash); //將鏈表轉為紅黑樹 break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) //如果某個節點與我們即將插入的節點相同，則跳出循環 break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key //此時e節點中記錄的是hashMap中與我們要插入的節點相同的節點，在這裏統一進行處理 V oldValue = e.value; //記錄舊的value值 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) //通過onlyIfAbsent與oldValue的值判斷是否要進行覆蓋 e.value = value; //覆蓋舊的值 afterNodeAccess(e); //此方法與LinkedHashMap相關，是一個回調方法，我們之後的文章再進行分析 return oldValue; //返回舊的值 } } ++modCount; //代表hashMap的結構被改變 if (++size > threshold) //判斷是否要進行擴容 resize(); afterNodeInsertion(evict); //此方法也是與LinkedHashMap相關的方法 return null; }
(4).resize(用來對hashMap進行擴容)
final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; //記錄原來的table int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //判斷原來的table是否為空，若為空則oldCap = 0,否則oldCap = oldTab.length int oldThr = threshold; //記錄原來的闕值 int newCap, newThr = 0; //創建變量用來記錄新的容量和闕值 if (oldCap > 0) { //判斷原來的容量是否大於0，由於HashMap是在第一次put是才會進行初始化，因此此方法也是判斷table是要擴容還是要初始化.大於0代表已經初始化過了 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { //如果原來的容量大於0且大於等於最大值 threshold = Integer.MAX_VALUE; //將闕值設為最大值，並返回原來的容量，代表該table已經不能再進行擴容 return oldTab; } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold //新的闕值為原來闕值的一倍 } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold //如果說oldCap為0(代表hashMap沒有被初始化過)且原來的闕值大於0(此處需要看一下hashmap的構造方法) newCap = oldThr; //將新的容量設置為原來的闕值 else { // zero initial threshold signifies using defaults//否則說明我們在新建hashMap是沒有指定初始值或是我們將初始大小設為了0 newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; //設為默認值16 newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); //闕值設為16*0.75 } if (newThr == 0) { //如果新的闕值為0(此處表示在新建hashMap是給定了capacity且不為0) float ft = (float)newCap * loadFactor; //設置為newCap*loadFactor或是最大值 newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; //設置當前的闕值為新的闕值 @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //以新的容量去新建一個table數組（可能是初始化，也可能是擴容） table = newTab; if (oldTab != null) { //若原來的table是否為空，代表現在是要進行擴容操作 for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { //遍歷hash桶 Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { //遍歷每一個hash桶中的元素，並記錄第一個節點到變量e oldTab[j] = null; //將原來的位置設為null if (e.next == null) //如果只有一個元素 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; //計算新的位置，並插入 else if (e instanceof TreeNode) //如果是樹節點，則轉為紅黑樹的擴容操作 ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node<K,V> loHead = null, loTail = null; //將每一個桶中的元素分為兩類，擴容後的位置與原來相同則記錄到loHead,loTail這個鏈表中，擴容後與原來的位置不同則記錄到hiHead,hiTail中 Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; //將loHead鏈表寫入到新的table } if (hiTail != null) { //將hiHead鏈表記錄到新的table hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; }
3.hashMap中的一些細節問題
(1).為什麽table的大小為2的倍數，且以2倍進行擴容？
① 在傳統的散列中我們一般使用奇數作為table的長度，由於奇數的因子只有1與本身，在進行取余操作時可以避免hash沖突的概率。但是當我們在進行resize操作時需要去一個個的去計算新的位置。
② 當我們以二倍擴容後，我們發現每次擴容後只是hashCode多長來了一位計算為，我們只需要去判斷多出來的計算位是1 or 0 就可以判斷新的位置不變還是在(oldCap+OldPos)的位置。
(2).為什麽在鏈表節點大於8是轉換為紅黑樹？(參考源碼中的註釋)
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