HashMap源码
构造方法
HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<String, Integer>(14);
// 我给定初始容量为14，这是不符合要求的，但是源码中会做处理
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { // 初始容量、装载因子
if (initialCapacity < 0) // 初始容量不为负数
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) // 初始容量 的大小超过最大值（2的30次幂），则取最大值
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) //装载因子为数字且不小于0
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity); // 调用方法处理初始容量
}
tableSizeFor方法处理初始容量问题
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1; // >>>含义是 n转成二进制数，1为右移的次数，高位补0；
n |= n >>> 2; // | 按位或，有1即真
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
说明：我设置的初始容量为14，根据执行的步骤：
n=13 -> 1101
n >>> 1的结果：
0110
n |= 0110的结果：
1111
根据这样的规律继续往下走，最后返回15+1。得到最终的结果为16
测试：
public class MapDemo {
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<String, Integer>(14);
System.out.println(tableSizeFor(14)); // 16
System.out.println(tableSizeFor(17)); // 32
System.out.println(tableSizeFor(3)); // 4
System.out.println(tableSizeFor(5)); // 8
System.out.println(tableSizeFor(9)); // 16
}
// 子定义初始容量转为2的幂，大于初始容量
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;
}
}
hash方法
// jdk1.8的hash方法
// key.hashCode() 返回散列值
// ^ 异或
// >>> 无符号右移
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
Hash算法本质上就是三步：取key的hashCode值、高位运算、取模运算。
在jdk1.8中，通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在数组table的length比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销。
示例：（n是数组的长度）
在jdk1.7中，
static int indexFor(int h, int length) { //jdk1.7的源码，jdk1.8没有这个方法，但是实现原理一样的
return h & (length-1); //第三步 取模运算
}
//它通过h & (table.length -1)来得到该对象的保存位，而HashMap底层数组的长度总是2的n次方，这是
//HashMap在速度上的优化。当length总是2的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是
//h%length，但是&比%具有更高的效率
put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;
// 判断table是否为空，或者length是否为0
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length; // resize扩容
// 根据计算的hash值得到插入的数组下标索引
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 插入到tab[i]是否为链表这个桶中
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash && // 判断key是否已经存在
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode) // 判断tab[i]为是否为红黑树，是则直接插入
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// tab[i]为链表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) { // 叶子节点
// next存放新插入的节点的地址
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 新增节点后，判断链表长度（binCount循环未完成暂未更新）是否大于8
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash); // 转为红黑树
break;
}
if (e.hash == hash && // 这种情况说明key 已经存在
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e; // 直接覆盖
}
}
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(); // 扩容
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
resize扩容方法
jdk1.7中，
void resize(int newCapacity) { //传入新的容量
Entry[] oldTable = table; //引用扩容前的Entry数组
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { //扩容前的数组大小如果已经达到最大(2^30)了
threshold = Integer.MAX_VALUE; //修改阈值为int的最大值(2^31-1)，这样以后就不会扩容了
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; //初始化一个新的Entry数组
transfer(newTable); //将数据转移到新的Entry数组里
table = newTable; //HashMap的table属性引用新的Entry数组
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);//修改阈值
}
transfer方法
void transfer(Entry[] newTable) {
Entry[] src = table; //src引用了旧的Entry数组
int newCapacity = newTable.length;
for (int j = 0; j < src.length; j++) { //遍历旧的Entry数组
Entry<K,V> e = src[j]; //取得旧Entry数组的每个元素
if (e != null) {
//释放旧Entry数组的对象引用（for循环后，旧的Entry数组不再引用任何对象）
src[j] = null;
do {
Entry<K,V> next = e.next;
int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //！！重新计算每个元素在数组中的位置
// 头插入法，先插入的节点反而在链表尾部
e.next = newTable[i]; //标记[1]
newTable[i] = e; //将元素放在数组上
e = next; //访问下一个Entry链上的元素
} while (e != null);
}
}
}
jdk1.8中：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table; // 保存原数组
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { // 原容量已经达到最大容量，
threshold = Integer.MAX_VALUE; // 调整阈值
return oldTab;
}
// 扩容后的容量 小于 最大容量，原容量大于默认初始容量
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
// 计算新的阈值上限
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { //循环原来的数组,将原数据迁移到新数组中
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; // 直接再散列到新的数组的位置上
else if (e instanceof TreeNode) // 红黑树
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
// 链表优化再散列的代码块
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
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;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
