基于JDK 13.0.2
1. 初始化、参数
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
// 第一次使用时初始化
transient Node<K,V>[] table;
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
// 也可以自己定义参数
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
...
}
...
}
关于HashMap的几点说明：
- 默认初始容量16（可以自定义）
- 默认loadFactor为0.75（可以自定义）
- Map集合容量必须是2的倍数
- HashMap集合key可为null对象，value也可为null对象
- 如何解决hash冲突（hash相同，key不同）：红黑树、链表
2. put(K key, V value)过程分析
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
...
/**
* 根据cap计数集合容量，容量需要满足定义要求
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = -1 >>> Integer.numberOfLeadingZeros(cap - 1);
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* 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;
// 1.第一次put，table还未分配，需要resize（）
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 2.p=tab[i],分析p与hash，处理插入策略， （(n-1)&hash）可以防止数组越界
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 3.tab[i]还没有数据，直接存入此位置
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 5.a情况，相同key，直接覆盖
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
// 6.b情况，hash冲突，此处为树结构，插入对应结点位置
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 7.c情况，hash冲突，此为链表，插入尾部，插入完成后检查是否需要转为树结构,链表长度大于等于8则进入判断
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 8.检查是否需要扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
// 根据key计算hash值的规则
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
...
}
put(K key, V value)说明：
- 第一次put需要调用resize()给table分配容量;
- 根据规则（i=(n - 1) & hash）查看p=tab[i]是否有内容
- 无内容，则在此位置存储Node
- 有内容，则有3种情况（a/b/c）（a为相同key覆盖，b/c认为是hash冲突）
- a情况，p与入参hash相同，key相同，覆盖Node即可
- b情况，p为TreeNode, 则将value插入树结构
- c情况，p为链表，遍历到尾部，插入数据, 若链表过长则转为树结构 (当前节点链表长度>=8, 则进入treeifyBin方法内部处理，如果table<64则进行扩容，否则转为树结构)
策略是优先扩容，table[ ]的容量>=64再进行链表转树 - 最后需要检查容器容量，resize
3. 分析resize过程
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
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 {
// 第一次使用时，初始化table[]，设置capacity、threshold
// zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
// 每次计数新的cap、thr后，需要更新成员变量threshold
threshold = newThr;
// 扩容是建立新table的过程，重新插入对应位置
@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) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
// 如果树结点少于6，则转为链表存储
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
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;
}
- 第一次使用时，初始化table[]的capacity、threshold（threshold = capacity * loadFactor）
- put方法完成后，判断是否需要resize 操作（size > threshold 则进入resize流程）
- 每次扩容后，capacity、threshold都是原来的2倍（代码实现方式是左移一位）
- 扩容过程中，结点重新插入新table中，如果树结点少于6，则转为链表存储
4. 总结
- HashMap的实现方式：数组+链表+红黑树
- Object作为key时，需要重新定义hashCode()和equals()
在计算key的hash值的时候，用到key.hashCode();
在判断table[i]中的k与待插入的key是否相同时用到key.equals(k);
默认的hashCode()的实现是对象的内存地址，“相同数据”的不同对象，hashCode不一样，如果想要一样，就需要重写hashCode() - HashMap存在数据丢失、死链问题，并且非线程安全，推荐使用ConcurrentHashMap
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