HashMap 学习

基于JDK 1.7版本学习源码实现
1.HashMap数据结构和默认大小
2.HashMap的构造函数
3.HashMap的方法
4.HashMap的扩容时机和机制
5.HashMap多线程不安全性

HashMap数据结构和默认大小

 public class HashMap<K,V>
       extends AbstractMap<K,V>
       implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

继承了AbstractMap，主要是实现map接口，当前HashMap也能实现克隆及序列化
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
默认初始容量（16）：初始容量即可以传参给定，也可以给默认值，主要作用是对数据大小进行初始化
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
容量最大值：容量的大小是对数组设定上限
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
加载因子:在扩容时使用(使用方法put),默认值大小是0.75
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
底层数据是数组，数组的数据类型是Entry

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
       final K key;
       V value;
       Entry<K,V> next;
       int hash;
   }

entry的数据类型包含存储的key-value数据，hash，还有entry类型的next属性，这可以看出entry数据是要通过链表来组织连接
底层数据结构就是：数组+链表
HashMap的构造函数

//指定容量大小和加载因子的构造函数
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    }
//指定容量大小的构造函数
public HashMap(int initialCapacity) {
    }
//默认构造函数
public HashMap() {
    }
//包含子Map的构造函数
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    }

HashMap 方法

put(添加元素)方法：

public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        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;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;

put添加元素过程中
1、判断table是否为空数组，是则创建数组（注意：threshold值得改变）
2、key为null的添加操作特殊处理，将该key对应的entry实体放入table[0]的位置（存在该key为null的实体则实体value值覆盖操作）
3、哈希过程通过key进行哈希
4、通过indexfor方法来定位数据存储的索引位置
5、遍历该位置的链表，判断是否存在该key的entry实体(k.hashcode == equals)，有则将value替换
6、将该元素插入到对应索引的链表中
remove(删除元素)：

public V remove(Object key) {
        Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
        return (e == null ? null : e.value);
    }
    final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry<K,V> prev = table[i];
        Entry<K,V> e = prev;

        while (e != null) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                modCount++;
                size--;
                if (prev == e)
                    table[i] = next;
                else
                    prev.next = next;
                e.recordRemoval(this);
                return e;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }
        return e;
    }

remove过程
1、数组元素size为0，即不存在元素，直接返回
2、对key进行哈希，找到在数组table中的索引位置
3、对该位置的链表进行从头开始遍历
4、prev，e,next定义变量，找出key的位置
分两种情况：
key对应的entry实体在链表头节点，直接将该节点的next的置为头结点
entry实体在链表中，该判断结点的后一个节点的next直接指向该节点的next节点

get（获取元素）流程：

 public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

    private V getForNullKey() {
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }

注意点:
哪些情况返回null（三种情况）
正常处理流程：
先对key进行哈希，并找到key存在的数组table的索引位置
对该索引位置的链表进行遍历，判断key是否相等（key的Hashcode，== equals）

containsValue判断key是否存在方法
containsKey判断value是否存在方法
两者区别点：
1、判断相等方式不同：containsKey中key需要比较Hashcode、== equals
containsValue中value直接equals
2、遍历数组大小不同：containsKey中通过key找到该key存在的数组索引位置，遍历该索引位置的链表即可
containsValue中需要对该链表所有数组的所有链表全部遍历

HashMap的扩容时机和机制
1.扩容时机
当前数组容量等于threshold （扩容阈值）时
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor
threshold扩容阈值：计算方式如上：容量*加载因子得到
2.扩容方式
扩容倍数：2倍的扩容(必须满足2的指数的关系)

HashMap多线程不安全性
Hashmap：非多线程安全（不安全在哪？）
HashMap在put的时候，插入的元素超过了容量（由负载因子决定）的范围就会触发扩容操作，就是rehash，这个会重新将原数组的内容重新hash到新的扩容数组中，在多线程的环境下，存在同时其他的元素也在进行put操作，如果hash值相同，可能出现同时在同一数组下用链表表示，造成闭环，导致在get时会出现死循环，所以HashMap是线程不安全的