HashMap源码入门学习（JDK1.8）

最新推荐文章于 2022-08-23 18:14:13 发布

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#hashMap为何2倍扩容 #hash值的计算

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hashMap

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本文深入解析HashMap的数据结构，包括其采用的数组+链表存储方式，Node节点的属性及作用，hash算法计算过程，以及在不同条件下如何进行初始化和扩容。文章还详细介绍了链表与红黑树转换的条件。

hashMap数据结构

hashMap采用数组+链表的存储方式，数组的每个元素存储的是一个Node节点，该节点是一个静态内部类，有4个属性，如图：

hash ：用于存储hash算法计算出来的hash值，该结果需要参与数组下标的计算（下面会介绍）
key ：程序put的Key值
value：程序put的Value值
next：记录链表的下一个节点指向

数组在hashMap类中已声明，这里顺便介绍一下其他常量：

transient Node<K,V>[] table;   // Node数组
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // hashMap默认的初始容量为16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 最大的容量 2^30
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;  // 负载因子（当存储的数量达到容量X该值的结果，则进行扩容）
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 从jdk1.8开始，当链表长度达到8时，则将链表转为红黑树
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; // 与上面相反，当红黑树的元素个数减少到6时，将红黑树转为链表

草图：
struct

put方法到底做了什么？

源码所示

put方法
这里有个hash(key)方法，这个方法就是计算hash值的方法，继续点进去
hash
这里为什么要将计算出来的hash值右移16位然后与原hash值做异或运算呢？因为object的hashCode()方法计算出来的是一个32位的整型，如果将该值向右移动16位，然后再与原hash值做运算，就相当于将该整型的高16位与低16位进行异或运算，这样就可以使得每一位都能参与运算，使得结果值更加随机，这就是所谓的Hash算法

putVal方法

源码如图：
putVal
分析：

初始化数组

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

这是第一次添加时，table为空，则需要初始化，继续查看resize()方法，resize方法的用途除了初始化还有2倍扩容的功能，由于源码比较繁琐，鄙人只截取相关代码大概说一下流程：

获取原来数组的容量和临界值：当原容量大于0，①.如果原来的容量已达到最大值，则不进行扩容，直接将其返回；②.如果没有达到最大值并且原容量大于等于默认值（16），则将旧的临界值扩大2倍作为新的临界值
在原容量等于0的情况下，如果原临界值大于0（如果使用无参的构造函数，该值为16），则将扩容后数组的初始容量设置为原临界值，否则，新的容量为16（默认），新的临界值为12（默认），这也是第一次put的时候程序进行的操作，
将临界值更新，看吧这里可能说的不太清楚，上图看吧
进行扩容
由于是2倍扩容且容量是2^n，所以源码在这用了一个非常巧妙的方法，叹为观止啊，不多BB，来看看，
假设原来的容量为16，hash值的二进制表示1001110100100011000111100100001，则原来下标为2 ：
扩容后容量为32，此时由于hash值的倒数第五位是0，则源码中的（e.hash & oldCap） == 0 成立（注意此时的oldCap还是为16），这就意味着,（32-1）的二进制与hash值进行与运算的结果还是2（与原来下标相同）。如图：
如果倒数第五位是1，则扩容后计算的结果是18（10010），也就是 新的下标 = 原来下标+原容量，不需要用与运算的方法重新计算下标位置了

计算数组对应下标的值

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
   tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

这里的(n-1 & hash)是很巧妙的,n是Node数组的长度，hash是用上面的hash算法计算出来的hash值，假如此时计算出来的hash值的二进制表示10011101001000110001111001000010 为设数组的长度是16，则n-1=15，则（n-1&hash）在这里插入图片描述
则数组下标为2，（这里为啥不用随机数呢，因为随机数不能保证数组的每个位置都能较好的利用到），同时，这里也可以看出，map的容量大小应为2^n, 假设容量不为2的正数次幂，就不能保证与运算的结果很好的随机，因为n-1的结果“1”串中会含有“0”，导致同hash与运算的结果受到影响，这么说吧，我辛辛苦苦计算出雨露均沾的hash值，你这一进行与运算，又给我弄的不受我hash值控制，我很难受啊！！

添加值

           if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;   // 如果键值对已存在，在代替旧的值，并且最终会将该旧的值返回
            else if (p instanceof TreeNode)
            	// 如果手机红黑树的存储方式，则进行相关操作，PS：鄙人看的有点懵逼，不想看了！23333333
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
              // 追加链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        // 链表长度到达8时，转红黑树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    // 存在则替代，返回旧的值
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }

暂时写到这，鄙人也刚开始学，望批评指正，共勉。。。。