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    继承树

    注意下方的"元素"二字

    按照习惯,先看构造函数和第一次添加
    首先无参的构造函数

    让过载因子等于0.75

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

    然后是put函数,调用了内部的putval函数

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

    在看这个方法之前,要先知道HashMap中存储元素的类型
    内部类Node<K,V>
    首先,HashMap的键值对,保存在内部类Node<K,V>中
    它内部有四个属性

    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;
    

    hash用来保存hash值,next是处理Hash冲突用的
    方法有:

    四个参数的构造器
    Key和Value的getter
    toString
    hashCode
    setValue
    equals

    **table

    保存数据的实际数组就是Node<K,V>[] table

    putVal方法,通过注释解释
    大致逻辑就是,如果占用的散列地址已经超过了负载容量,并且新插入元素的负载地址已经有元素了,那么开启扩容
    当onlyIfAbsent为false时:
    在对应的散列地址中寻找有没有Key相同的元素,如果有,相应的value取而代之,返回旧的value
    如果没有,将元素插入链表末尾,如果链表长度在插入后大于等于8,则将链表变为树型结构
    当onlyIfAbsent为true时:
    找到了Key相同的元素就直接返回,不会替换

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        //onlyIfAbsent仅在key不存在时插入
    
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //数组为空或者长度为0,则重新构造数组
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
    
    
        //要插入的散列地址为空,则直接插入
        //这里p被赋值为要插入散列地址的第一个元素引用
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        //要插入的散列地址不为空,查找有没有key值相同的元素
        //注意这个分支里面最后有return
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //如果首个元素的key是要插入的新元素的key,将e赋值为p
            //e是和新元素key相同的元素
            //树状节点是什么呢?就是在同一个散列地址插入的元素过多时,会导致链表过长
            //这是table中的一个节点就会变成树,减少查询时间
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //p是树节点
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                   //遍历
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    //如果找到了末尾
                    if ((e = p.next) == null) {
                        //如果找到末尾还是没有找到key相同的,则把新元素插入到末尾
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //链表中的元素大于等于8了,那就将其转换为树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    //如果找到了key相同的
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
    
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                //LinkedHashMap留用
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        //没有找到Key值是一样的,标记进行了增删操作
        ++modCount;
        //如果已经利用的table中散列地址的数量超过了负载容量,则扩容
        //也就是说,如果没有找到
        if (++size > threshold)
            resize();
        //LinkedHashMap留用
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }
    

    让我们在探讨一下putVal调用的方法

    resize()
    主要逻辑就是先计算出新的容量(*2)和新的负载容量,然后将原来的元素重新插入到散列表中

    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
    
        //如果原来的容量>0
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                //新的负载容量变为2倍
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        //如果原来的负载容量大于0
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            //使用默认配置
            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;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        //创建数组,重新插入
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                //如果当前这个散列地址非空
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    //如果散列地址上只有一个元素,则直接将这个元素放在新的散列地址上
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                    //经过计算,散列地址应该在
                    //[0,oldCap)范围内的,放入low的链表
                    //[oldCap,oldCap*2)范围内的,放入high的链表
                        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);
                        //把low和high放入相应的散列位置中去
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }
    

    接下来就是精彩绝伦的树型结构了,听起来就很可怕
    首先,我们需要打开百度,看看HashMap使用哪种数据结构,然后把这个数据结构的大致算法看懂,最好能自己写出来

    final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        //容量大于64的时候才会触发树节点哦
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            //head与tail
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            //生成一个树节点的简单链表
            do {
            //返回一个新的树型节点
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
    
            //真正地构建一颗红黑树
            //内部逻辑就和我上一篇写的代码差不多,大同小异
            //这里先挖个坑,以后再来看吧
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }
    

    虽然我没有确切地分析treeify方法,但是还是说一下内部大致逻辑:
    1.如果树里面还什么都没有,那就将插入的点作为root
    2.把这颗树当做普通搜索二叉树,找到新节点应该插入的位置,并将其插入
    3.进行必要的平衡操作:balanceInsertion()方法

    在比较时,将hash值作为key和判断大小的依据
    当hash值相等时,用到了comparableClassFor()compareComparables()方法来操作
    第一个方法是返回能够使用Comparable接口来判断大小,如果能,则使用第二个方法,如果不能或者判断结果仍然是相等,则使用tieBreakOrder()方法进行判断

    这就是一个基本的插入流程了.
    让我们回头看一下一些注意点

    构造器
    无参构造器,负载因子指定为默认值

    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }
    
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //这些if用于判断的参数是否合法
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
       
        this.loadFactor = loadFactor;
        //注意这里没有构建table,看了这里再回头resize方法可能有新的理解哦
        //tableSizeFor是确定一个真正的容量值,这个操作使得:
        //HashMap的table数组长度,只能是2的幂次
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }
    

    指定容量,负载因子指定为默认值

    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    

    让我们来分析一下这个方法

    //这是在干啥QAQ
    //实际上就是把从最高位的1开始
    //将低位全部置为1
    //让后加1返回.
    //将cap写成二进制数,手动模拟一下就可以看得很清楚了
    //因为1+2+4+8+16 = 31
    //所以刚好处理int正数
    static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }
    

    key与value集合
    HashMap提供了keySet()方法,返回一个set包含了所有key值
    观察这个方法可以发现,如果HashMap的成员变量keySet不为空,那么直接放回,否则生成一个keyset
    但是这个类何时更新,怎么赋值,我都没找到源码,说是诡异一点都不过分
    values()方法也一样,HashMap还提供了entrySet()方法,都是大同小异的

    hash
    众所周知,hash是将一个对象映射为一个正整数,对象千变万化而hash值范围有限,所以可能出现多个对象对应一个正整数的情况
    在Object中,有public native int hashCode();这样一个方法,它的实现我们不知道是什么,但是可以猜测,因为定义在Object内,应该与对象的属性无关,而与类型,地址等可能有关.
    String等类重写了hashcode方法,如果自定义类也想放入HashMap也需要重写hashcode方法,当然还有equals方法.但是由于这两方法都定义在Object中,所以不写也不会报错

    HashMap中,不仅仅是简单地调用了对象的hashcode方法
    比如

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

    这个方法在public V put(K key, V value)中被调用了
    它实际上是将key的hashval处理了一下
    但是为什么要这么处理呢?
    这是一种hash扰动,如果只有高位不等,低位相等时,hash&(length-1),当length<2^16时就会相等,为了避免这种情况,于是高位与低位异或,使得低位与高位相关联.
    那么能让本来低位一样的两个hash值变得低位不一样,当然也是有可能让本来两个低位不等的hash值变得低位相等的
    但是hashcode这么写仍然很有必要,因为key可能是自定义的,你自己重写的hashcode方法可能有失水准
    多嘴一句,在HashMap中,对数组长度取模,用的是&运算哦

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