目錄

• 概述
• 屬性詳解
  • table
  • entrySet
  • size
  • modCount
  • threshold、loadFactor
• 原始碼知識點必備
  • getGenericInterfaces和getInterfaces區別
  • ParameterizedType
  • getRawType
  • getActualTypeArguments
  • getOwnerType
  • comparableClassFor
  • (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
• hash表維護
• HashMap 陣列長度是2^n ？
• 神奇的hashmap遍歷
• put 流程跟蹤
• 寒暄一句
• # 加入戰隊
  • 微信公眾號

概述

本篇文章我們來聊聊大家日常開發中常用的一個集合類 - HashMap。HashMap 最早出現在 JDK 1.2中，底層基於雜湊演算法實現。HashMap 允許 null 鍵和 null 值，在計算哈鍵的雜湊值時，null 鍵雜湊值為 0。HashMap 並不保證鍵值對的順序，這意味著在進行某些操作後，鍵值對的順序可能會發生變化。另外，需要注意的是，HashMap 是非執行緒安全類，在多執行緒環境下可能會存在問題。

屬性詳解

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 預設初始容量
MAXIMUM_CAPACITY 最大容量
DEFAULT_LOAD_FACTOR 預設負載因子
TREEIFY_THRESHOLD 一個桶的樹化閾值(超過此值會變成紅黑樹)
UNTREEIFY_THRESHOLD 一個樹的連結串列還原閾值(小於此值在resize的時候會變回連結串列)
MIN_TREEIFY_CAPACITY 雜湊表的最小樹形化容量(為了避免進行擴容、樹形化選擇的衝突，這個值不能小於 4 * TREEIFY_THRESHOLD)

table

HashMap中的陣列(hash表)。hash表的長度總是在2^n。至於原因嗎，後面專門會說的。數組裡儲存的是Node節點的資料

entrySet

Node<K,V>　節點構成的 set

size

當前map中儲存節點的資料

modCount

hashMap發生結構性變化的次數，節點轉紅黑樹、擴容等操作。

threshold、loadFactor

擴容闕值和裝載因子。

原始碼知識點必備

getGenericInterfaces和getInterfaces區別

getGenericInterfaces獲取直接介面
getInterfaces獲取所有介面

ParameterizedType

是Type的子介面，表示一個有引數的型別。就是我們俗稱的泛型。實現這個介面的類必須提供equals方法。

getRawType

返回最外層<>前面那個型別，即Map<K ,V>的Map。

getActualTypeArguments

獲取“泛型例項”中<>裡面的“泛型變數”（也叫型別引數）的值，這個值是一個型別。因為可能有多個“泛型變數”（如：Map<K,V>）,所以返回的是一個Type[]。
注意：無論<>中有幾層<>巢狀，這個方法僅僅脫去最外層的<>，之後剩下的內容就作為這個方法的返回值，所以其返回值型別是不確定的。

getOwnerType

獲得這個型別的所有者的型別，主要對巢狀定義的內部類而言。列如對java.util.Map.Node<K,V> 呼叫getOwnerType方法返回的是interface java.util.Map介面

comparableClassFor

HashMap類中有一個comparableClassFor(Object x)方法，當x的型別為X，且X直接實現了Comparable介面（比較型別必須為X類本身）時，返回x的執行時型別；否則返回null。通過這個方法，我們可以搞清楚一些與型別、泛型相關的概念和方法

(key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)

hashCode與自己的高16為進行異或 。 這樣更分散
ps:
& ： 全部為1則為1，否則為0 偏0
| ： 有一個為1則為1，否則為0 偏1
^ ： 相同為0 不同為1 更加均衡。 均勻(分散)

hash表維護

在文章開頭我們就解釋了HashMap中table就是我們的hash表。直觀上我們可以理解成一個開闢空間的陣列。HashMap通過hash(key)這個方法獲取hash值。然後通過hash值確定key在hash表中的位置（(n - 1) & hash）。

綜合上圖我們也會發現問題了。key的個數是無限的。但是我們的hash表是有限的。如何能保證hash(key)不會落在同一個位置呢。答案是不能。換句話說就是我們hash(key)無法保證。也就是hashMap會發生hash碰撞的。hash函式只能儘量避免hash碰撞。上面的(key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)就是為了讓hash更加分散點。這一點上面也作出瞭解釋。

HashMap 陣列長度是2^n ？

上面解釋了hashmap中hash函式為什麼要^ 。 那麼深度原始碼的小夥伴可能會問，為什麼hashmap預設容量是16以及後期每次擴容的時候為什麼是翻倍擴容。簡而言之。為什麼hashMap陣列長度永遠是2的倍數呢。
上面我們知道如何通過hash確定在陣列中位置的。
(n - 1) & hash
關於這個n是陣列的長度，hash就是key值通過hash函式計算出來的hash值。
& 運算規則是： 全部為1則為1，否則為0
假設目前hashMap容量是16 ， 我們來看看在擴容前後我們key的在是陣列中的索引。

經過圖片鮮明的對比我們發現，擴容前後是不會影響原來資料(高位為0)的索引位置的。這裡要注意的是並不是說所有資料不受影響，只要原來從右至左第五位為0的hash會受影響，其他不會。這樣大大減少了陣列位置調換的操作。效能上也大大的提高了。從這裡也可以看出hashmap容量越大，擴容是越複雜，因為容量越大，需要換位置的索引越多。
那麼如果我們擴容是不是選擇擴大2倍 ， 我們看看會發生什麼樣情況。

上圖中是有16擴充套件成了24容量。這個時候我們會發現除了(從右至左)第五位以為第四位的資料也發生了變化。這樣造成的介面是第四位和第五位的資料都會變化。這樣增加了索引位置的數量。所以我們需要在每次擴容為原來的2倍。

神奇的hashmap遍歷

做Java的肯定會遇到的一種情況是，為什麼我的map遍歷的順序和我新增的順序不一致呢。有時候我們做列表展示的時候對順序是有要求的。但是hashmap偏偏和我們想的不一樣。今天華仔帶你看看為什麼會出現這種神奇的遍歷。

public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
    Node<K,V>[] tab;
    if (action == null)
        throw new NullPointerException();
    if (size > 0 && (tab = table) != null) {
        int mc = modCount;
        for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
            for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                action.accept(e.key);
        }
        if (modCount != mc)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

從上面的程式碼我們可以看出來hashmap在遍歷時候，是先遍歷陣列然後取到陣列中連結串列(紅黑樹)按照順序獲取node節點的。也即是說我們先按陣列再按連結串列順序。而不是按照你新增先後的順序。而上面我們瞭解新增的node決定其位置的是key的hash值。所以這就解釋了為什麼hashmap遍歷的時候和我們新增不一致的了。

put 流程跟蹤

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

其他方法原理是相同的。值得注意的是remove後臨界情況會發生紅黑樹轉連結串列。所以轉紅黑樹的這個闕值的選取有時候會影響效能的高低。下面看看put的實際原始碼吧。拜讀下大佬的程式碼。

上面的程式碼可以看出來put實際呼叫的方法是putVal();
int hash ： key對應的hash值
K key, ： key
V value, ： value
onlyIfAbsent : 如果存在則忽略，預設false表示新值會覆蓋舊值
boolean evict： 表示是否在構造table時呼叫

/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
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);
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 {
        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
            if ((e = p.next) == null) {
                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                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;
}

寒暄一句

個人幾天時間總結的，有網上前輩的總結，也有加入個人的想法。
再次申明：以上圖片部分來自網路。

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