HashMap源码分析

对部分HashMap源码进行分析,然后逐步分析每一步的用意,结合一些HashMap数据结构的文章视频来理解源码的用意,总结经验就是有时候不能太注重每一步的细节,从大的结构开始模糊得了解,逐步到细节的实现的了解,这样才能全方位地理解。下面展示的是HashMap的结构图:整体来说是个数组链表结构,链表长度超过8会变成红黑树

put方法调用的putVal方法源码分析

/**
 * 实现 Map.put 和有关方法
 *
 * hash来自hash(key)方法不细究,是key经过运算的hash值
 * key:key值
 * value:value值
 * onlyIfAbsent:如果为true,请不要更改现有值
 * evict:如果为false,则表处于创建模式。
 * 返回先前的值;如果没有,则为null
 */
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table为空的时候就调用resize()方法初始化table
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    //通过(n - 1) & hash的hash运算来算出键值对在tab的位置,
    //如果是null说明当前算出的tab数组位置没有元素,就直接newNode一个Node放到tab数组对应位置中
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    //如果上面判断算出不为null,说明当前算出的tab数组位置有元素,进行下面的数据处理
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        //如果发现上面算出的键值对和当前位置的键是一样的则直接赋值Node<K,V>的p给e,后面再进行赋值
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        //如果p是TreeNode类型,直接进入putTreeVal方法去操作这个树,赋值给e,后面再进行赋值
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        //如果上面两个判断都不满足说明既不是单一元素,也不是树结构,进入下面链表的插入方式
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                //往链表后插入元素
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //如果发现链表元素总数超过了TREEIFY_THRESHOLD就将链表转化为树
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        //如果发现e不为null,说明上面的有判断生效,e被赋值,直接替换当前位置的value值
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    //如果集合大于阈值则做resize重排扩容操作(阈值是在初始化集合的时候resize方法赋值的,默认大小是16*0.75)
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

resize方法源码分析

final Node<K, V>[] resize(){
    //原先的Node数组
    Node<K, V>[] oldTab = table;
    //原先的容量就是table的长度
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    //原先的阈值
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        //如果原先的容量大于最大容量,则将阈值赋值为int的最大值
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        //如果原先容量的两倍(同时将新的容量扩容为原先容量的两倍)小于最大容量并且原先容量大于等于默认初始容量,
        // 则新的阈值等于原先阈值的两倍
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) {
            newThr = oldThr << 1;
        }
    }
    //如果原先的阈值大于0,则容量就等于阈值
    else if (oldThr > 0) {
        newCap = oldThr;
    }
    //上面都不满足说明是新初始化map,新的容量等于默认初始化容量16;阈值=初始容量*负载系数
    else {
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr =(int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    //如果新的容量等于0,说明上面的if代码没有赋值newThr,说明原先阈值大于0,则容量就等于阈值,
    //这时计算新的阈值=容量*负载系数(此处的负载系数loadFactor的值由初始化HashMap所调用的构造函数决定)
    //如果容量和这个计算出来的阈值只要有一个大于最大容量MAXIMUM_CAPACITY,就给阈值赋为int的最大值
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float) newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    //将newThr赋值给全局阈值
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
    Node<K, V>[] newTab = (Node<K, V>[]) new Node[newCap];
    table = newTab;
    //如果oldTab不为null,说明触发了重排序进入下面步骤,否则初始化无元素的话直接返回newTab
    if (oldTab != null) {
        //循环遍历原先的链表数组oldTab
        for (int j = 0; j < oldCap; j++) {
            Node<K, V> e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                oldTab[j] = null;
                //oldTab[j]位置的node链表如果没有next元素,说明只有一个元素,直接赋值给newTab数组妥当位置即可
                if (e.next == null) {
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                }
                //如果oldTab[j]位置是红黑树,使用TreeNode的split()方法处理oldTab[j]位置的元素
                else if (e instanceof TreeNode) {
                    ((TreeNode<K, V>) e).split(this, newTab, j, oldCap);
                } else {
                    //不需要移动的链表头和尾
                    Node<K, V> loHead = null, loTail = null;
                    //需要移动的链表头和尾
                    Node<K, V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K, V> next;
                    do {
                        next = e.next;
                        //如果还是原来的索引值
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            if (loTail == null) {
                                loHead = e;
                            } else {
                                loTail.next = e;
                            }
                            loTail = e;
                        }
                        //不是原来的索引值
                        else {
                            if (hiTail == null) {
                                hiHead = e;
                            } else {
                                hiTail.next = e;
                            }
                            hiTail = e;
                        }
                    } while ((e = next) != null);
                    //把以loHead为首的链表放到数组的原位置
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    //把以hiHead为首的链表放到原位置+oldCap的位置
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + newCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

get方法调用的getNode方法源码分析

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    //如果table不为null&&长度大于0
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        //根据hash与运算算出的tab对应元素的Node为first,key为要找的key就直接返回
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        //上面的判断没进如则判断下一个元素位置
        if ((e = first.next) != null) {
            //如果发现根据hash与运算算出的tab对应元素位置是树结构数据
            //则进入getTreeNode方法查找对应元素
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            //如果不是树结构数据,则一直查找下一个元素位置数据,
            //判断对应key是否与要找的相同,直到找到相同的返回结果
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

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