jdk7下hashmap源码分析

本文详细介绍了HashMap的内部结构和核心方法。初始容量和负载因子是HashMap的重要参数,用于控制容量增长和性能。默认初始容量为16,最大容量为16777216,负载因子为0.75。当存储的键值对数量达到阈值时,HashMap会进行扩容。put方法通过key的哈希值定位数组位置,如果key已存在则更新value,否则插入新条目。哈希函数确保了不同键的碰撞概率降低。此外,还展示了Entry节点如何构成链表。

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常量:

    /**
     * 默认初始容量-必须是2的幂。
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
    /**
     * 最大容量
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 构造函数中未指定时使用的负载因子。
     * 作用在于,当存储的容量超过阈值(存储容量和加载因子的乘积)时,要对哈希表进行扩展操作。这个平衡因子的默认数值是JDK约定的。
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    /**
     * 存储键值对对应的Entry数组
     */
    transient Entry[] table;
    /**
     * 键值对的个数
     */
    transient int size;

三个构造函数:

    /**
     * 根据传来的初始容量和加载因子构建
     * @param  initialCapacity 初始容量
     * @param  loadFactor      加载因子
     */
    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);

        // 找到一个大于等于initialCapacity并且是2的指数的值作为初始容量
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;

        this.loadFactor = loadFactor;
        // 初始化阈值
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);
        // 初始化Entry数组
        table = new Entry[capacity];
        // 空实现,hashMap中没有用到
        init();
    }

    /**
     * 根据传来的初始容量构建,加载因子取默认值
     * @param  initialCapacity 初始容量
     */
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    /**
     * 初始容量和加载因子均取默认值
     */
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
        init();
    }

Entry实体:

//每次都用新的节点指向链表的头结点。新节点作为链表新的头结点
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;// 下一个entry节点
        final int hash;
        ......
}

put方法:

	/* 
	 * 1. 通过key的hash值确定table下标 
	 * 2. 查找table下标,如果key存在则更新对应的value 
	 * 3. 如果key不存在则调用addEntry()方法 
	 */
    public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);  //此方法见下面
        int hash = hash(key.hashCode());//计算hash
        int i = indexFor(hash, table.length);// 查找对应的数组下标
        //判断key是否已存在,存在的话替换value,并返回旧的value值
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        // 没有在相同hash值的链表中找到key相同的节点
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);  // 在i位置对应的链表上添加一个节点
        return null;
    }

	private V putForNullKey(V value) {
		//判断key为null是否已存在,存在的话替换value,并返回旧的value值
        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;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);// 在数组0位置对应的链表上添加一个节点
        return null;
    }
	
	void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        //判断是否需要扩容
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

	static int hash(int h) {
        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }
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