jdk1.8 hashmap源码解析

• hashmap存储形式
• 一、主要常量和属性
• 二、常用方法
• • 1.构造方法
  • 2.resize方法
  • put方法
  • remove方法
  • get方法

网上找的图：

存储：数组+链表+红黑树

常量：

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4：存储节点的数组table的默认长度
MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30：存储节点的数组table的最大长度
DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f：默认负载因子
TREEIFY_THRESHOLD = 8：链表转换成红黑树的阈值
UNTREEIFY_THRESHOLD = 6：红黑树转换成链表的阈值
MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64：转换成红黑树时最小的容量，若不足容量，只会发生数组的扩容

map中的节点：静态内部类Node

 static class Node implements Map.Entry {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node next;

        Node(int hash, K key, V value, Node next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
        ...
  }

属性：

transient Node[] table; //存储节点的数组
transient int size; //map中的容量
transient int modCount; //hashmap在结构上被更改的次数
int threshold; //要扩容的阈值（容量*负载因子)，此外，如果尚未其分配数组(及table)，字段保存初始数组容量，或零用来表示默认初始容量
final float loadFactor; //负载因子

定位数组中的位置：

  static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }
   int index=hash&(table.length-1);  //在数组中的位置

• 传入初始容量和负载因子

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
		//初始容量不合法
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
        //初始容量大于最大容量，将初始容量设为最大容量
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //负载因子不合法
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: "  loadFactor);
        this.loadFactor = loadFactor;
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

• 只传初始容量

   public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);   //负载因子使用默认的
    }

• 什么都不传

  public HashMap() {
  		//负载因子使用默认
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

初始化table或table扩容时，用resize（）方法

 final Node[] resize() {
 		//oldTab记录旧数组
        Node[] oldTab = table;
        //oldCap记录旧数组的长度
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        //旧数组的长度大于0，即旧数组被初始化过
        if (oldCap > 0) {
        	//table的长度大于最大长度，将阈值设为Integer.MAX_VALUE，返回
        	//旧数组
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //新数组的长度为旧数组的2倍，阈值也为旧数组阈值的2倍
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; 
        }
        //旧数组的长度为0并且旧数组阈值大于0
        else if (oldThr > 0) 
        	//新数组的长度为旧数组的阈值
            newCap = oldThr;
        else {    //旧数组的阈值为0，则表示要使用默认的长度         
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            //新数组阈值等于默认的长度*默认负载因子
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        //还没有给新数组的阈值赋值，赋值为新数组的长度*负载因子
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        //将threshold设置为newThr，table设置为newTab
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        //旧数组不为空，将旧数组中的节点转移至新数组
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            	//e记录旧数组的节点
                Node e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                	//将旧数组的节点设置为空
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                    	//旧数组的位置只有一个节点，计算该节点在新数组的索引，直接放入新数组
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    //如果是红黑树节点，进行红黑树的重hash分布
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    //旧数组节点下还有链表，jdk1.8之后采用尾插法
                    else { // preserve order
                        Node loHead = null, loTail = null;
                        Node hiHead = null, hiTail = null;
                        Node 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;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        //返回新表
        return newTab;
    }

 public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node[] tab; Node p; int n, i;
        //table还没被初始化或者table的长度为0
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        	//调用resize（）方法对table进行初始化，n记录初始化的长度
            n = (tab = resize()).length;
         //计算求得的索引处没有任何值，直接赋值
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        //计算求得的索引处有值
        else {
            Node e; K k;
            //p指向的是旧表该索引处的值，p的hash值与传入的hash值一样并且p的键值和传入的键值一样，
            //说明找到了相同的key值，将p赋值给e
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //判断p节点是否为TreeNode, 如果是则调用红黑树的putTreeval方法查找目标节点
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode)p).putTreeval(this, tab, hash, key, value);
            //p不是要找的key值
            else {
            	//遍历链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                	//p下没有节点了，将新节点放入p的下面
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //检查节点数是否超过8个，如果超过则将链表转换成红黑树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    //e指向的是链表中的节点，如果e的hash值和传入的hash值相同并且key值也相同
                    //说明找到了相同的key值，跳出循环
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    //p指向它的下一个节点
                    p = e;
                }
            }
            //如果e不等于空，说明之前在数组中找到过相同的key值
            if (e != null) { 
                V oldValue = e.value; //旧值
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;//新值覆盖旧值
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue; //返回旧值
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold) //加入节点后容量超过阈值，用resize（）扩容
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

  public V remove(Object key) {
        Node e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }

 final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node[] tab; Node p; int n, index;
        //数组不等于空&&数组的大小大于0&&计算求得的索引处不为空
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            Node node = null, e; K k; V v;
            //p指向的是计算求得的索引处的值
            //如果p的hash值与传入的hash值相同&&key值与传入的key值相同
            //说明找到了要删除的值，将p赋值给node
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
             //p下有值，将p.next赋值给e   
            else if ((e = p.next) != null) {
            	//如果p是TreeNode则调用红黑树的方法查找节点
                if (p instanceof TreeNode)
                    node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
                else {//p是普通链表，用do-while循环遍历
                    do {
                    	//找到目标节点，将目标节点赋值给node并跳出循环
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key ||
                             (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;//记录目标节点的前一个节点
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            //node记录的是目标节点
            //node不为空说明找到了目标节点并且node的值与传入的值相同
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value || (value != null && value.equals(v)))) {
            	//如果是TreeNode则调用红黑树的移除方法
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                //目标节点是头几点
                else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
                else  //p记录的是目标节点的前一个节点
                    p.next = node.next;
                ++modCount;
                --size;
                afterNodeRemoval(node);
                return node; //返回被移除的节点
            }
        }
        return null;
    }

传入key值返回key对应的value

  public V get(Object key) {
        Node e;
        return (e = getNode(key)) == null ? null : e.value;
    }

 final Node getNode(Object key) {
        Node[] tab; Node first, e; int n, hash; K k;
        //表不为空&&表的长度大于0&&计算所得索引处不为null
        //first指向头结点
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & (hash = hash(key))]) != null) {
            //first的hash值等于传入的hash值&&first的key值等于传入的key值
            //说明first为目标节点，返回first
            if (first.hash == hash && 
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
             //first以下还有节点
            if ((e = first.next) != null) {
            	//如果是红黑树节点，则调用红黑树的查找目标节点方法getTreeNode
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                	//e是目标节点，返回e
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null; //没找到，返回null
    }