HashMap底层源码超细分析

一、基本逻辑

1.看源码前须知


Node<K,V>[ ] table   哈希表结构中数组的名字

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:   数组默认长度16

DEFAULT_LOAD_FACTOR:        默认加载因子0.75

HashMap里面每一个对象包含以下内容:
1.1 链表中的键值对对象
    包含:  
            int hash;         //键的哈希值
            final K key;      //键
            V value;          //值
            Node<K,V> next;   //下一个节点的地址值
            
1.2 红黑树中的键值对对象
    包含:
            int hash;                 //键的哈希值
            final K key;              //键
            V value;                  //值
            TreeNode<K,V> parent;      //父节点的地址值
            TreeNode<K,V> left;        //左子节点的地址值
            TreeNode<K,V> right;    //右子节点的地址值
            boolean red;            //节点的颜色
                    
2.添加元素
HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<>();
hm.put("aaa" , 111);
hm.put("bbb" , 222);
hm.put("ccc" , 333);
hm.put("ddd" , 444);
hm.put("eee" , 555);

添加元素的时候至少考虑三种情况:
2.1数组位置为null
2.2数组位置不为null,键不重复,挂在下面形成链表或者红黑树
2.3数组位置不为null,键重复,元素覆盖

参数一:键
参数二:值

//返回值:被覆盖元素的值,如果没有覆盖,返回null

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

//利用键计算出对应的哈希值,再把哈希值进行一些额外的处理
//简单理解:返回值就是返回键的哈希值

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

 putVal
//参数一:键的哈希值
//参数二:键
//参数三:值
//参数四:如果键重复了是否保留
//           true,表示老元素的值保留,不会覆盖
//           false,表示老元素的值不保留,会进行覆盖


整体代码和分析思路如下:

//参数一:键
//参数二:值

//返回值:被覆盖元素的值,如果没有覆盖,返回null
public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}


//利用键计算出对应的哈希值,再把哈希值进行一些额外的处理
//简单理解:返回值就是返回键的哈希值
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

//参数一:键的哈希值
//参数二:键
//参数三:值
//参数四:如果键重复了是否保留
//		   true,表示老元素的值保留,不会覆盖
//		   false,表示老元素的值不保留,会进行覆盖
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
	    //定义一个局部变量,用来记录哈希表中数组的地址值。
        Node<K,V>[] tab;
		//临时的第三方变量,用来记录键值对对象的地址值
        Node<K,V> p;
		//表示当前数组的长度
		int n;
		//表示索引
        int i;
		//把哈希表中数组的地址值,赋值给局部变量tab
		tab = table;
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0){
			//1.如果当前是第一次添加数据,底层会创建一个默认长度为16,加载因子为0.75的数组
			//2.如果不是第一次添加数据,会看数组中的元素是否达到了扩容的条件
			//如果没有达到扩容条件,底层不会做任何操作
			//如果达到了扩容条件,底层会把数组扩容为原先的两倍,并把数据全部转移到新的哈希表中
			tab = resize();
			//表示把当前数组的长度赋值给n
            n = tab.length;
        }
		//拿着数组的长度跟键的哈希值进行计算,计算出当前键值对对象,在数组中应存入的位置
		i = (n - 1) & hash;//index
		//获取数组中对应元素的数据
		p = tab[i];
		
		
        if (p == null){
			//底层会创建一个键值对对象,直接放到数组当中
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        }else {
            Node<K,V> e;
            K k;
			
			//等号的左边:数组中键值对的哈希值
			//等号的右边:当前要添加键值对的哈希值
			//如果键不一样,此时返回false
			//如果键一样,返回true
			boolean b1 = p.hash == hash;
			
            if (b1 && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
                e = p;
            } else if (p instanceof TreeNode){
				//判断数组中获取出来的键值对是不是红黑树中的节点
				//如果是,则调用方法putTreeVal,把当前的节点按照红黑树的规则添加到树当中。
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            } else {
				//如果从数组中获取出来的键值对不是红黑树中的节点
				//表示此时下面挂的是链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
						//此时就会创建一个新的节点,挂在下面形成链表
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
						//判断当前链表长度是否超过8,如果超过8,就会调用方法treeifyBin
						//treeifyBin方法的底层还会继续判断
						//判断数组的长度是否大于等于64
						//如果同时满足这两个条件,就会把这个链表转成红黑树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
					//e:			  0x0044  ddd  444
					//要添加的元素: 0x0055   ddd   555
					//如果哈希值一样,就会调用equals方法比较内部的属性值是否相同
                    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
						 break;
					}
                    p = e;
                }
            }
			
			//如果e为null,表示当前不需要覆盖任何元素
			//如果e不为null,表示当前的键是一样的,值会被覆盖
			//e:0x0044  ddd  555
			//要添加的元素: 0x0055   ddd   555
            if (e != null) {
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null){
					
					//等号的右边:当前要添加的值
					//等号的左边:0x0044的值
					e.value = value;
				}
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
		
        //threshold:记录的就是数组的长度 * 0.75,哈希表的扩容时机  16 * 0.75 = 12
        if (++size > threshold){
			 resize();
		}
        
		//表示当前没有覆盖任何元素,返回null
        return null;
    }

二、底层代码分析

1.定义一个局部变量,用来记录哈希表中数组的地址值。    Node<K,V>[ ] tab;
(局部变量记录数组的地址值,便于每次操作不用每次都去堆里找,成员变量在堆里)
 2.临时的第三方变量,用来记录键值对对象的地址值        Node<K,V> p;
 3.表示当前数组的长度  int n;
 4.表示索引 int i;
 5.把哈希表中数组的地址值,赋值给局部变量tab  tab = table;

2.1数组位置为null

一、(1)如果当前是第一次添加数据,tab == null
去执行resize()
底层会创建一个默认长度为16(DEFAULT INITIAL CAPACITY),
加载因子为0.75(DEFAULT LOAD FACTOR)的数组
  (2)如果没有达到扩容条件,底层不会做任何操作
   如果达到了扩容条件,底层会把数组扩容为原先的两倍,并把数据全部转移到新的哈希表中
   (3)表示把当前数组的长度赋值给n=16    n = tab.length;

 if (tab == null || (n = tab.length) == 0){
            tab = resize();
            n = tab.length;
        }

二、
1.拿着数组的长度跟键的哈希值进行计算,计算出当前键值对对象,在数组中应存入的位置
        i = (n - 1) & hash;//index
        //获取数组中对应元素的数据   p = tab[i];
2.newNode就是创建了键值对对象(一个节点),直接放到数组当中 
3.threshold:记录的就是数组的长度 * 0.75,哈希表的扩容时机  16 * 0.75 = 12
  添加了之后,size先加加,再比较扩容时机,判断是否需要扩容(即resize()方法)
4.返回null(没有被覆盖的值则返回null)

 i = (n - 1) & hash;

 p = tab[i];

if (p == null){
            //底层会创建一个键值对对象,直接放到数组当中
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        }else {....}
        if (++size > threshold){
             resize();
        }
        //表示当前没有覆盖任何元素,返回null
        return null;
}

2.2数组位置不为null,键不重复,挂在下面形成链表或者红黑树

 先拿着键去计算哈希值,找到应存入的位置
1.putVal
2.tab != null        n = tab.length

 if (tab == null || (n = tab.length) == 0){
            tab = resize();
            n = tab.length;
        }

1. i = (n - 1) & hash;
2. p = tab[i];
(记录了原先位置上的人p的地址值)  0x0011
3. boolean b1 = (p.hash == hash);
   判断要添加的键值对的哈希值是否相同,键不重复所以b1这里是flase
4. p instanceof TreeNode判断是不是红黑树中的结点
①是 创建红黑树
②不是,按照链表
        看原本的位置后面是不是空的,空的就会创建一个结点挂在他的下面
        还会判断长度是否超过8,进一步判断是否超过64
         if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
        如果同时满足这两个条件,就会把这个链表转成红黑树
5.e是null(e = p.next)
   if (e != null) {....这里是覆盖的代码实现} return null;

数组位置不为null,键不重复,挂在下面形成链表或者红黑树:

if (p == null){....}
        else {
            Node<K,V> e;
            K k;
 
            boolean b1 = (p.hash == hash);
            if (b1 && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {.....}
              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)
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
                         break;
                    }p = e;
                }
            }
            if (e != null) {
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null){
                    e.value = value;
                }
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        if (++size > threshold){
             resize();
        }
        return null;
    }

2.3数组位置不为null,键重复,元素覆盖 

1.putVal
2.p记录0x0011
  p.hash == hash还是不一样
  e = p.next一直往下面找p = e
                 e:              0x0044 ddd 444
        要添加的元素:   0x0055 ddd 555
直到哈希值一样为止,再比较内部属性值是否一样,一样就break;

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
                         break;
                    }

开始走覆盖的代码,这里e是0x0044
onlyIfAbsent         true保留重复元素 false 覆盖(本文是false)

if (e != null) {
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null){ 
                    e.value = value;     (把要添加的值覆盖给老的)
                }
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }


                  添加前                                                                        添加后

数组位置不为null,键重复,元素覆盖的代码:

i = (n - 1) & hash;
        p = tab[i];

        if (p == null){
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        }else {
            Node<K,V> e;
            K k;
 
            boolean b1 = p.hash == hash;
            if (b1 && ((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)
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
                         break;
                    }p = e;
                }
            }
          
            if (e != null) {
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null){
                    e.value = value;
                }
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        if (++size > threshold){
             resize();
        }
        return null;
    }

以上就是全部的HashMap的底层源码分析了,十分详细理解,不懂的可以收藏起来多看两遍,建议搭配着代码来逐一理解。


三、下期预告

下期带来TreeMap的源码分析!

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值