HashMap源码总结

1、底层结构是 数组 + 单向链表 + 红黑树 （jdk8之后），之前是数组 + 链表

底层是，用node节点组成的数组

2、基于<key, value>对存储数据，数据会被封装成一个Node<K,V>节点，会存放它的hash值、key值、value值、next指针。

3、几个关键参数

• 初始容量

• 默认加载因子是0.75；

• 扩容临界值（容量*加载因子）;
  • 这个东西不只是干了这个事，还有另一个作用
  • 在使用构造函数创建hashmap时，如果指定了容量，那构造函数里就要算出一个数来，必须是2的n次方 ，就是tableSizeFor方法。但是构造函数完成后也只是创建一个空数组，只有在第一次放数据时才会初始化容量，所以构造函数那里必须要保存计算出来的数。等到第一次放数据的时候用。threshold就是这个大小，构造函数阶段会算出这数的值。为什么用这个数保存数组大小，我觉得是作者觉得既然构造阶段数组没有初始化，那临界值也没什么意义，就临时当数组初始大小，等待put的时候给数组初始化，然后那时再回归他本身的意义，扩容临界值。

• size是集合当前大小

 

4、构造函数有三种

• 无参

• 一个参数

• 两个参数

 

5、put（K，V）方法，hash算法 和 hash寻址算法

 

• put的时候，先通过hash算法处理hashcode，然后通过寻址算法定位到该元素在数组的位置，然后判断应该放在数组还是链表或者红黑树中

 

• hash算法

• • ps:hashcode是int型，4个字节，一个字节8个bit，一共32位
  • 先定义个变量： key的hashcode右移 16位，其实就是把原来的hashcode值的高16位放到低16位，高16位补0。然后画图讲解:

• • 相当于拿hashcode的低16为和高16位做异或操作（不一样的为1，一样的为0)，让高16位也参与到运算中（正常来说集合的大小是不会特别大的，2的16次幂就6万多了，虽然hashmap允许的最大值是2的30次幂），所以，hash值的后16位90%的情况下都不会参与运算。但是现在高16位和低16位异或后，低16位就同时保留了高低两部分的特征，降低hash冲突。
    • 为什么说可以降低hash冲突，因为如果两个key，解析的hashcode可能低16为一样的，但是如果这么异或一下，就不一样了

 

• 寻址算法:

• • 寻址算法，会拿经过hash算法的hashcode 跟 （数组大小 - 1），做与操作，这样做相当于对数组大小取模，但是效率上要比取模高的多，直接做位运算省去了转成10进制的步骤，但是这么做有一个前提，集合大小必须是2的n次方

 

• • 这里解释下为什么 只有集合大小是2的n次方，他们与操作才等同于取模

 

• • 假设，数组大小为 （2的3次方 - 1 ） = 7
  • 那么，二进制表示，就是 1 1 1
  • 与操作的意思是，只有两边都是1，才是1
  • 因为，数组大小为7，二进制 1 1 1，前面都是0补全的
  • 那么，hashcode的二进制除了后3位，其他的就没意义了，因为要做与操作，而数组的前面都是0，不管hashcode前面是1还是0，都没有用，做完与操作就是0
  • 那么hashcode的有效长度只有后三位，共有8种情况

• • 跟数组大小的二进制 1 1 1做与操作，那就是

• • 发现没有，这样就跟取模是一个效果。

 

• • 如果不设成2的n次方，那数组的二进制就有可能是 0 1 0 ，那hashcode的有效值就变成1位了，那数组中有的地方一直没元素，有的地方一直冲突

 

• 判断该元素存放在哪里

• • 如果hash寻址之后，这个位置的元素为null，那么直接放里
  • 如果这个位置的元素不为空，会走一个遍历，这个元素的.next，为null停
  • 进入循环之后，先判断，hash值是否相等（即使hash值不相等，也可能定位到同一个位置），key的equals是否相等，如果满足这两个条件，说明这两个元素的key是一样的，直接替换掉，循环break
  • 如果那两个条件不成立，说明hash冲突，那么会一直循环到最后一个元素，如果没有一个元素符合上述两个条件，那么最后一个元素的next指向本次插入的元素
  • 本次put操作暂不考虑红黑树情况，下节讲，当链表的大小长度大于等于8的时候，会字段转换成红黑树
  • 如果不转红黑树，当链表过长的时候，时间复杂度会变成O（n）

 

6、HashMap 如何保证容量一直是2的N次方，如果构造函数传的不是2的n次方呢？

• hashMap有一个tableSizeFor方法，会保证集合的容量是2的N次方，大小是比入参值大，并且离入参值最近的2的N次方那个数
  • 如入参:0 容量：0
  • 入参:1 容量：1
  • 入参:2 容量：2
  • 入参:3 容量：4
  • 入参:4 容量：4
  • 入参:5 容量：8

代码

• | ，或操作， 0和1，则为1
• >>> ， 无符号右移（这个其实用 >> 和用 >>> 没什么区别）
• 第6行，自己右移一位和自己做或操作
• 第7行，自己右移两位和自己做或操作
• 第8行，自己右移4位和自己做或操作
• 一直到第10行，都是
• 那么，加起来，一共右移了35位
• 总结下，这个算法要做的事是啥，就是要把2进制的，把你从最高位开始，后面的全变成1，最后返回结果又加1，就变成2的n次方了
• 刚开始为什么要减一呢，就是为了临界值，如果你传的已经是2的n次方了，如果不减一，算出来的就是16了（把8的二进制，后面都变成1，结果又加1，就变成16了），如果减一，那就是7，把7的后面都变成1，再加1，那是8。所以最开始第5行，先减一
• 如果还没看懂看下面的
  • https://blog.youkuaiyun.com/fan2012huan/article/details/51097331

 

 

 

 

6、get（Key），hash寻址

hash寻址，寻址到了判断 hash值 和equals ， 如果有链表和数再遍历

 

7、remove（Key）

寻址到了设为空，size--

 

 

 

8、红黑树是什么

红黑树.note

 

9、扩容

https://blog.youkuaiyun.com/u013494765/article/details/77837338

 

 

===========================下面为拓展=============================

转成红黑树后，会变成TreeNode

 

 

• JDK 1.7 的hashMap 在并发情况下导致死循环的问题
  • https://www.jianshu.com/p/619a8efcf589