【Java集合源码剖析】HashMap源码剖析

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HashMap简介

    HashMap是基于哈希表实现的，每一个元素是一个key-value对，其内部通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长。

    HashMap是非线程安全的，只是用于单线程环境下，多线程环境下可以采用concurrent并发包下的concurrentHashMap。

    HashMap 实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

HashMap源码剖析

    HashMap的源码如下(加入了比较详细的注释)：

package java.util;  
import java.io.*;  
 
public class HashMap<K,V>  
    extends AbstractMap<K,V>  
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable  
{  
 
    // 默认的初始容量（容量为HashMap中槽的数目）是16，且实际容量必须是2的整数次幂。  
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;  
 
    // 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换）  
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;  
 
    // 默认加载因子为0.75 
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;  
 
    // 存储数据的Entry数组，长度是2的幂。  
    // HashMap采用链表法解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表  
    transient Entry[] table;  
 
    // HashMap的底层数组中已用槽的数量  
    transient int size;  
 
    // HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量（threshold = 容量*加载因子）  
    int threshold;  
 
    // 加载因子实际大小  
    final float loadFactor;  
 
    // HashMap被改变的次数  
    transient volatile int modCount;  
 
    // 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数  
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
        if (initialCapacity < 0)  
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  
                                               initialCapacity);  
        // HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY  
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
		//加载因此不能小于0
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  
                                               loadFactor);  
 
        // 找出“大于initialCapacity”的最小的2的幂  
        int capacity = 1;  
        while (capacity < initialCapacity)  
            capacity <<= 1;  
 
        // 设置“加载因子”  
        this.loadFactor = loadFactor;  
        // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。  
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
        // 创建Entry数组，用来保存数据  
        table = new Entry[capacity];  
        init();  
    }  
 
 
    // 指定“容量大小”的构造函数  
    public HashMap(int initialCapacity) {  
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);  
    }  
 
    // 默认构造函数。  
    public HashMap() {  
        // 设置“加载因子”为默认加载因子0.75  
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;  
        // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。  
        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);  
        // 创建Entry数组，用来保存数据  
        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];  
        init();  
    }  
 
    // 包含“子Map”的构造函数  
    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {  
        this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,  
                      DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);  
        // 将m中的全部元素逐个添加到HashMap中  
        putAllForCreate(m);  
    }  
 
    //求hash值的方法，重新计算hash值
    static int hash(int h) {  
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);  
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);  
    }  
 
    // 返回h在数组中的索引值，这里用&代替取模，旨在提升效率 
    // h & (length-1)保证返回值的小于length  
    static int indexFor(int h, int length) {  
        return h & (length-1);  
    }  
 
    public int size() {  
        return size;  
    }  
 
    public boolean isEmpty() {  
        return size == 0;  
    }  
 
    // 获取key对应的value  
    public V get(Object key) {  
        if (key == null)  
            return getForNullKey();  
        // 获取key的hash值  
        int hash = hash(key.hashCode());  
        // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素  
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  
             e != null;  
             e = e.next) {  
            Object k;  
			//判断key是否相同
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))  
                return e.value;  
        }
		//没找到则返回null
        return null;  
    }  
 
    // 获取“key为null”的元素的值  
    // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！  
    private V getForNullKey() {  
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {  
            if (e.key == null)  
                return e.value;  
        }  
        return null;  
    }  
 
    // HashMap是否包含key  
    public boolean containsKey(Object key) {  
        return getEntry(key) != null;  
    }  
 
    // 返回“键为key”的键值对  
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {  
        // 获取哈希值  
        // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，“key不为null”的则调用hash()计算哈希值  
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());  
        // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素  
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  
             e != null;  
             e = e.next) {  
            Object k;  
            if (e.hash == hash &&  
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
                return e;  
        }  
        return null;  
    }  
 
    // 将“key-value”添加到HashMap中  
    public V put(K key, V value) {  
        // 若“key为null”，则将该键值对添加到table[0]中。  
        if (key == null)  
            return putForNullKey(value);  
        // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其添加到该哈希值对应的链表中。  
        int hash = hash(key.hashCode());  
        int i = indexFor(hash, table.length);  
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
            Object k;  
            // 若“该key”对应的键值对已经存在，则用新的value取代旧的value。然后退出！  
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
                V oldValue = e.value;  
                e.value = value;  
                e.recordAccess(this);  
                return oldValue;  
            }  
        }  
 
        // 若“该key”对应的键值对不存在，则将“key-value”添加到table中  
        modCount++;
		//将key-value添加到table[i]处
        addEntry(hash, key, value, i);  
        return null;  
    }  
 
    // putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对添加到table[0]位置  
    private V putForNullKey(V value) {  
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {  
            if (e.key == null) {  
                V oldValue = e.value;  
                e.value = value;  
                e.recordAccess(this);  
                return oldValue;  
            }  
        }  
        // 如果没有存在key为null的键值对，则直接题阿见到table[0]处!  
        modCount++;  
        addEntry(0, null, value, 0);  
        return null;  
    }  
 
    // 创建HashMap对应的“添加方法”，  
    // 它和put()不同。putForCreate()是内部方法，它被构造函数等调用，用来创建HashMap  
    // 而put()是对外提供的往HashMap中添加元素的方法。  
    privat