jdk源码-HashMap

雨点打透心脏的1/2处 2022-02-17 02:09 355阅读 0赞

### AbstractMap ###

AbstractMap是Map接口的抽象实现类，通过抽象方法`keySet()`实现了`get(key)`，`remove(key)`，`containsKey(key)`，`containsValue(value)`的基本算法，遍历加equals。

### HashMap ###

HashMap是AbstractMap的一个实现类，1.8之后对其进行了重写，加入TreeNode的结构，原因是存在使用不当的hashcode导致许多key都是用共同的hashcode，在大量数据的情况下，效率慢。于是切到TreeNode结构。只有重写hashCode不当会导致这一个情况。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1bzQxMDU_size_16_color_FFFFFF_t_70]

结构：数组 +（链表/红黑树）

方式：indexOf定位数组下标，根据下标链表+

扩容条件：当hashMap的数据到警戒值 size\*0.75，就会扩容，数组\*2

构造方法：阀值默认0.75f

hashMap构造后，并不会新建数组tab，只会赋值阀值因子，它是懒加载，只有在第一次插入值的时候加载一个长度为16的数组。

public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

get(key)：对key做一个hash处理，得到的hash值进行`(tab.length - 1) & hash`来获得数组index，判断数组的第一个Node是否为TreeNode类型，是-调用`getTreeNode()`，不是，遍历链表Node，判断key的hashCode与equlas。

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

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

注意一下hash算法，如果key是null，会转成0，但是key是通过equals来比较是否相同的，所以hashMap key不可为空。

static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

`put(key，object)`：hashMap的`put(key)`是一个比较复杂的算法，流程是这样的判断链表是否存在，不存在`resize()`，新建一个长度为16，阀值系数为0.75的hashMap；存在取得hash(key)并通过公式`(tab.length - 1) & hash`来获得数组index，判断数组tab\[index\]元素是否存在，不存在直接插入；存在判断是否为TreeNode，是TreeNode就安TreeNode的方法插入；不是就遍历链表，如果不存在key相同，就插入末尾，否则替换；判断该链表长度，如果大于8，就直接转出TreeNode；节点数加一并判断是否超过阀值，如果超过就`resize()`；`resize()`会把数组扩容为double，遍历老tab中的数组每一项；如果是treeNode，就按treeNode的方法重写定位；如果不是，遍历链表所有元素，如果满足公式`(e.hash & oldCap) == 0`，就把该元素放到新tab的原index，如果不满足，则把该元素放到新tab的原index加原tab.length的位置，新的元素都插入在链表尾。

> 注意：在1.8的HashMap中，因为put放入的是尾节点，且resize()也是放尾节点，就算同时两个线程put并resize()，也不会出现循环链表，只会出现put遗漏的情况。而1.7的hashMap存在出现循环链表的情况。

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<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        // 如果数组不存在，重新创建数组
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        // 如果数组index的项为空，直接赋值
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            // 如果第一个元素的key与插入key相同，直接替换
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            // 如果是TreeNode，走putTreeVal方法
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                // 遍历链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    // 如果到了链表尾还没有相同的key，就将key和value构造成新元素并插入链表尾。
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        // 如果链表长度超过8，链表转红黑数
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    // 如果找到，跳出循环
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            // e不为空就是找到元素并跳出
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                // 埋点空方法，可以重写做监控
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        // 如果大小超过阀值，扩容
        if (++size > threshold)
            resize();
        // 埋点空方法，可以重写做监控
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

// 初始化hashMap 或 扩容
    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        // 如果原hashMap的tab不为空，扩容为之前两倍。
        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;
        //tab为空
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            // 如果原tab为空，新建数组，长度16，阀值16*0.75
            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);
        }
        threshold = newThr;
        // 创建新数组newTab
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            // 遍历老数组，并把元素发到新数组
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    // 如果数组该index只有一个元素，放到新数组的`e.hash & (newCap - 1)`下。
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    // 如果数组元素是TreeNode，走TreeNode的split方法
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    // 遍历链表所有元素，如果满足公式(e.hash & oldCap) == 0，就把该元素放到新tab的原index的链表末尾，如果不满足，则把该元素放到新tab的原index加原tab.length的链表末尾
                    else {
                        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;
    }

keySet()：key用于遍历所有Map元素，HashMap通过内部类实现Set接口

final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public final int size()                 { return size; }
        public final void clear()               { HashMap.this.clear(); }
        public final Iterator<K> iterator()     { return new KeyIterator(); }
        
        public final Spliterator<K> spliterator() {
            return new KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
        }
        public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
            Node<K,V>[] tab;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (size > 0 && (tab = table) != null) {
                int mc = modCount;
                //先遍历数组，接着遍历数组每一项的所有的链表数据
                for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                    for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                        action.accept(e.key);
                }
                if (modCount != mc)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

final class KeyIterator extends HashIterator
        implements Iterator<K> {
        public final K next() { return nextNode().key; }
    }

abstract class HashIterator {
        Node<K,V> next;        // next entry to return
        Node<K,V> current;     // current entry
        int expectedModCount;  // for fast-fail
        int index;             // current slot
    
        HashIterator() {
            expectedModCount = modCount;
            Node<K,V>[] t = table;
            current = next = null;
            index = 0;
            if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
                do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
            }
        }
    
    	// 通过两个元素，next和current来迭代，返回current，判断next。
        final Node<K,V> nextNode() {
            Node<K,V>[] t;
            Node<K,V> e = next;
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
                do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
            }
            return e;
        }
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1bzQxMDU_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220217/071ac8798b3347d59a03fdcb6a052e05.png