🤯烧点脑子使劲看--HashMap源码分析(下)

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四、构造方法

HashMap一共有四个构造方法

4.1 HashMap()

空参构造,构造一个空的HashMap,初始容量默认为16,负载因子默认0.75。

public HashMap() {
	this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}

4.2 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

指定初始容量和负载因子,构造一个空的HashMap。

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
	if (initialCapacity < 0)
		throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
										   initialCapacity);
	if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
		initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
	if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
		throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
										   loadFactor);
	this.loadFactor = loadFactor;
	this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

4.3 HashMap(int initialCapacity)

指定初始容量,负载因子为默认值(0.75),构造一个空的HashMap。

public HashMap(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

4.4 HashMap (Map<? extends K, ? extends V> m)

负载因子为默认值(0.75),调用putMapEntries将传入的Map拷贝到当前的Map。

public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
	this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
	putMapEntries(m, false);
}

五、方法

5.1 put & putVal

put方法通过调用putVal来插入数据,在调用putVal之前会先调用hash方法。

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

先来看看hsah方法是怎么实现的。

static final int hash(Object key) {
	int h;
	return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

首先判断key是否为null,前面已经说过了在HashMap中,key是可以为null的,如果为null,直接返回0。

如果key不为null,先获取key的hashCode,再将hashCode与hashCode本身的高16位异或运算,这样做的目的是为了减少哈希碰撞。

接下来看看putVal方法,首先看看putVal的参数

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict)
  • hash:key的hash值
  • key:待插入的key
  • value:待插入的value
  • onlyIfAbsent:当存在重复key时,是否覆盖旧值,false为覆盖,true为不覆盖
  • evict:如果为false表示table为创建状态

putVal方法的实现:

/**
 * 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;

	// 如果table未初始化,调用resize()方法进行初始化
	if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
		n = (tab = resize()).length;
	// 将hash值和数组长度相与,得到数组下标,如果该下标的值为null,直接创建一个Node放在该下标
	if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
		tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
	// 发生hash冲突的情况
	else {
		Node<K,V> e; K k;
		// 第一种,头节点的hash值与待插入的hash值相同,并且key值相同
		if (p.hash == hash &&
			((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
			e = p;
		// 第二种,待插入的key与头节点的key不相同,并且该节点是红黑树节点
		else if (p instanceof TreeNode)
			e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
		// 第三种,待插入的key与头节点的key不相同,并且该节点是链表节点
		else {
			// 遍历链表,并统计hash碰撞次数
			for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
				// 如果遍历到结尾,说明没有重复的key,则在结尾插入一个Node
				if ((e = p.next) == null) {
					p.next = newNode(hash, key, value, null);
					// 判断是否需要将链表转为红黑树
					if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
						treeifyBin(tab, hash);
					break;
				}
				// 如果链表中存在和待插入的key相同的情况,则退出循环
				if (e.hash == hash &&
					((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
					break;
				p = e;
			}
		}
		// 如果e不等于null,则说明存在相同的key
		if (e != null) { // existing mapping for key
			V oldValue = e.value;
			// onlyIfAbsent等于false,或者oldValue等于null时,覆盖旧值
			if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
				e.value = value;
			afterNodeAccess(e);
			return oldValue;
		}
	}
	++modCount;
	// 判断是否需要扩容
	if (++size > threshold)
		resize();
	afterNodeInsertion(evict);
	return null;
}

5.2 resize()

resize()方法用于初始化和扩容数组。因为JDK1.8引入了红黑树,resize()方法也变得更加复杂,先来看看JDK1.7中resize()方法是怎么实现的。

void resize(int newCapacity) {
	Entry[] oldTable = table;
	// 当前的数组长度
	int oldCapacity = oldTable.length;
	
	// 如果当前数组长度已经到了最大容量(2^30)
	if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
		// 将阈值修改为int的最大值(2^31 - 1)
		threshold = Integer.MAX_VALUE;
		return;
	}
	
	// 创建一个新的数组
	Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
	// 调用transfer方法将旧数组的元素复制到新数组
	transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
	table = newTable;
	
	// 修改阈值
	threshold = (int) Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}

transfer方法的实现:

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
	// 新数组的容量
	int newCapacity = newTable.length;
	
	// 遍历旧数组
	for (Entry<K, V> e : table) {
		while (null != e) {
			Entry<K, V> next = e.next;
			// 是否重新计算hash值
			if (rehash) {
				e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
			}
			// 根据hash值获取key在新数组的下标
			int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
			// 使用头插法将节点插入到新数组对应的下标
			e.next = newTable[i];
			newTable[i] = e;
			e = next;
		}
	}
}

再来看看JDK1.8中resize()方法的实现

final Node<K,V>[] resize() {
	// ----------数组扩容部分----------
	Node<K,V>[] oldTab = table;
	// 旧数组的长度
	int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
	// 旧的扩容阈值
	int oldThr = threshold;
	int newCap, newThr = 0;
	if (oldCap > 0) {
		// 如果旧数组已经达到最大容量,将阈值修改为int最大值(2^31 - 1),不再扩容
		if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
			threshold = Integer.MAX_VALUE;
			return oldTab;
		}
		// 如果新的数组容量(旧容量的两倍)小于最大容量,并且原数组长度大于等于16
		else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
				 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
			// 新阈值为原来的两倍
			newThr = oldThr << 1;
	}
	// 旧数组长度等于0,并且阈值大于0,直接将新数组长度赋值为旧阈值的值
	else if (oldThr > 0)
		newCap = oldThr;
	else {  // 旧容量和旧阈值都为0
		// 新容量为默认初始容量(16)
		newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
		// 新阈值为默认负载因子(0.75) * 默认初始容量(16) = 12
		newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
	}
	// 如果新的阈值等于0
	if (newThr == 0) {
		float ft = (float)newCap * loadFactor;
		// 如果新的容量小于最大容量,并且新的容量 * 负载因子小于最大容量,则新的阈值等于新的容量 * 负载因子
		// 否则新的阈值等于int的最大值(2^32 - 1)
		newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
				  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
	}
	threshold = newThr;

	// ----------数据迁移部分----------
	@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
		Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
	table = newTab;
	if (oldTab != null) {
		// 遍历旧数组
		for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
			Node<K,V> e;
			if ((e = oldTab[j]) != null) {
				oldTab[j] = null;
				// 当前下标只有一个节点,计算该节点在新数组的下标,并将节点放到这个新下标下
				if (e.next == null)
					newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
				// 该节点红黑树节点
				else if (e instanceof TreeNode)
					((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
				// 链表节点,将链表分为两个链表,其中一个链表在新数组中的下标保持不变,另一个下标将变为原下标+旧数组长度
				else {
					// 下标不变的链表头节点和尾节点
					Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
					// 下标需要改变的链表头节点和尾节点
					Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
					Node<K,V> next;
					do {
						next = e.next;
						// 如果该节点hash值与上旧容量等于0,加入到下标不需要改变的链表中
						if ((e.hash & oldCap) == 0) {
							if (loTail == null)
								loHead = e;
							else
								loTail.next = e;
							loTail = e;
						}
						// 否则将节点加入到下标需要改变的链表中
						else {
							if (hiTail == null)
								hiHead = e;
							else
								hiTail.next = e;
							hiTail = e;
						}
					} while ((e = next) != null);
					
					// 将两个链表分别放到新数组对应的下标下
					if (loTail != null) {
						loTail.next = null;
						newTab[j] = loHead;
					}
					if (hiTail != null) {
						hiTail.next = null;
						newTab[j + oldCap] = hiHead;
					}
				}
			}
		}
	}
	return newTab;
}

跋尾

本篇内容就到这里了~ 我是Zeus👩🏻‍🚀来自一个互联网底层组装员,下一篇再见! 📖