zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 【Java】HashMap源码分析——常用方法详解

    上一篇介绍了HashMap的基本概念,这一篇着重介绍HasHMap中的一些常用方法:
    put()
    get()
    **resize()**

    首先介绍resize()这个方法,在我看来这是HashMap中一个非常重要的方法,是用来调整HashMap中table的容量的,在很多操作中多需要重新计算容量。
    源码如下:

     1 final Node<K,V>[] resize() {
     2         Node<K,V>[] oldTab = table;
     3         int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
     4         int oldThr = threshold;
     5         int newCap, newThr = 0;
     6         if (oldCap > 0) {
     7             if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
     8                 threshold = Integer.MAX_VALUE;
     9                 return oldTab;
    10             }
    11             else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
    12                      oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
    13                 newThr = oldThr << 1; // double threshold
    14         }
    15         else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
    16             newCap = oldThr;
    17         else {               // zero initial threshold signifies using defaults
    18             newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    19             newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    20         }
    21         if (newThr == 0) {
    22             float ft = (float)newCap * loadFactor;
    23             newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
    24                       (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    25         }
    26         threshold = newThr;
    27         @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    28             Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    29         table = newTab;
    30         if (oldTab != null) {
    31             for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
    32                 Node<K,V> e;
    33                 if ((e = oldTab[j]) != null) {
    34                     oldTab[j] = null;
    35                     if (e.next == null)
    36                         newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
    37                     else if (e instanceof TreeNode)
    38                         ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
    39                     else { // preserve order
    40                         Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
    41                         Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
    42                         Node<K,V> next;
    43                         do {
    44                             next = e.next;
    45                             if ((e.hash & oldCap) == 0) {
    46                                 if (loTail == null)
    47                                     loHead = e;
    48                                 else
    49                                     loTail.next = e;
    50                                 loTail = e;
    51                             }
    52                             else {
    53                                 if (hiTail == null)
    54                                     hiHead = e;
    55                                 else
    56                                     hiTail.next = e;
    57                                 hiTail = e;
    58                             }
    59                         } while ((e = next) != null);
    60                         if (loTail != null) {
    61                             loTail.next = null;
    62                             newTab[j] = loHead;
    63                         }
    64                         if (hiTail != null) {
    65                             hiTail.next = null;
    66                             newTab[j + oldCap] = hiHead;
    67                         }
    68                     }
    69                 }
    70             }
    71         }
    72         return newTab;
    73     }

    可以看到这段代码非常庞大,其内容可以分为两大部分:
    第一部分计算并生成新的哈希表(空表):

     1 // 记录原表
     2 Node<K,V>[] oldTab = table;
     3 // 得到原来哈希表的总长度,及原来总容量
     4 int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
     5 // 得到原来最佳容量
     6 int oldThr = threshold;
     7 // 存放新的总容量、新最佳容量的变量
     8 int newCap, newThr = 0;
     9 if (oldCap > 0) {
    10 // 原来总容量达到或超过HashMap的最大容量,则最佳容量设置为int类型的最大值
    11 // 且原来容量不变,直接返回,不做后需调整
    12    if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
    13        threshold = Integer.MAX_VALUE;
    14        return oldTab;
    15    }
    16    // 让新的总容量等于原来容量的二倍
    17    else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
    18             oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
    19        // 新的最佳容量也变为原来的二倍
    20        newThr = oldThr << 1; 
    21 }
    22 // 原来总容量为0,将新的总容量设置为最佳容量,构造方法出入参数是一个派生的Map的时候,就会使用派生的Map计算出新的最佳容量
    23 else if (oldThr > 0) 
    24    newCap = oldThr;
    25 else { 
    26 // 原来总容量和原来最佳容量都没有定义
    27 // 新的总容量设为默认值16
    28 // 新的最佳容量=默认负载因子×默认容量=0.75×16=12              
    29    newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    30    newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    31 }
    32 // 判断上述操作后新的最佳容量是否计算,若没有,就利用负载因子和新的总容量计算
    33 if (newThr == 0) {
    34    float ft = (float)newCap * loadFactor;
    35    newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
    36              (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    37 }
    38 // 更新当前的最佳容量
    39 threshold = newThr;
    40 @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    41 // 生成新的哈希表,即一维数组
    42 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    43 // 更新哈希表
    44 table = newTab;

    可以看出上述操作仅仅是生成了一张大小合适的哈希表,但表还是空的,后面的操作就是把以前的表中的元素重新排列,移动到当前表中合适的位置!

    第二部分将原表元素移动到新表合适的位置:

     1 // 先判断原表是或否为空
     2 if (oldTab != null) {
     3     // 遍历原表(一维数组)中的所有元素,
     4    for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
     5            // 记录原来一维数组中下标为j的元素
     6        Node<K,V> e;
     7        // 只对有效元素进行操作
     8        if ((e = oldTab[j]) != null) {
     9                //将原表中的元素置空
    10            oldTab[j] = null;
    11            if (e.next == null)
    12            // 当前元素没有后继,那么直接把它放在新表中合适位置
    13            // 其中e.hash & (newCap - 1)在我上一篇博客有介绍
    14            // 就是以该节点的hash值和新表总容量取余,将余数作为下标
    15                newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
    16            else if (e instanceof TreeNode)
    17                // 当前元素有后继,且后继是红黑树
    18                // 进行有关红黑树的相应操作
    19                // 这里不详细介绍红黑树的操作
    20                ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
    21            else { 
    22            // 这里就进行有关链表的移动
    23                   // 这两组结点变量,分别代表两条不同链表的头和尾
    24                   // 低位的头和尾 
    25                Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
    26                // 高位的头和尾
    27                Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
    28                // 下一节点
    29                Node<K,V> next;
    30                do {
    31                       // 让next等于当前结点的后继结点
    32                    next = e.next;
    33                    // 这个位运算实际上判断的是该节点在新表中的位置是否发生改变
    34                    // 成立则说明没有改变,还是原来表中下标为j的位置
    35                    if ((e.hash & oldCap) == 0) {
    36                            // 若是首结点,则让低位的头等于当前结点
    37                        if (loTail == null)
    38                            loHead = e;
    39                        else
    40                        // 若不是首结点,则让低位的尾等于当前结点
    41                            loTail.next = e;
    42                        // 让低位的尾移动到当前
    43                        loTail = e;
    44                    }
    45                    // 这里就说明其在新表中的位置发生了改变,则要将其放入另一条链表
    46                    else {
    47                           // 若是首结点,则让高位的头等于当前结点
    48                        if (hiTail == null)
    49                            hiHead = e;
    50                        else
    51                               // 若不是首结点,则让高位的尾等于当前结点
    52                            hiTail.next = e;
    53                        // 让高位的尾移动到当前
    54                        hiTail = e;
    55                    }
    56                } while ((e = next) != null);
    57                // 原来位置的这条链表还存在
    58                if (loTail != null) {
    59                       // 置空低位的尾的next
    60                    loTail.next = null;
    61                    // 将该链表的头结点放入新表下标为j的位置,即原表中的原位置
    62                    newTab[j] = loHead;
    63                }
    64                // 新位置上的链表存在
    65                if (hiTail != null) {
    66                       // 置空高位的尾的next
    67                    hiTail.next = null;
    68                    // 将该链表的头结点放入新表中下标为j+原表长度的位置
    69                    newTab[j + oldCap] = hiHead;
    70                }
    71            }
    72        }
    73    }
    74 }
    75 return newTab;

    链表的移动如图:

    可以看出,这个方法可以使得单个结点重新散列,链表可以拆分成两条,红黑树重新移动,这样使得新的哈希表分布比以前均匀!

    下面来分析put方法:
    源码如下:

    1  public V put(K key, V value) {
    2      return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    3  }

    这里我们可以知道其调用了内部的一个putVal方法:
    首先第一个参数是通过内部的hash方法(在前一篇博客有介绍过)计算出键对象的hash(int类型)值,再把key和value对象传过去,置于后面两个参数先不着急
    先来看下putVal方法是如何说明的:

     1 /**
     2      * Implements Map.put and related methods
     3      *
     4      * @param hash hash for key
     5      * @param key the key
     6      * @param value the value to put
     7      * // 看以看出,put方法传入的onlyIfAbsent是false,那么就会改变原来已存在的值
     8      * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
     9      * // 这个参数先不考虑,往后慢慢分析
    10      * @param evict if false, the table is in creation mode.
    11      * @return previous value, or null if none
    12      */
    13     final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict)

    该方法内容:

     1  // 用于保存原表
     2  Node<K,V>[] tab;
     3  // 保存下标为hash的结点 
     4  Node<K,V> p;
     5  // n用来记录表长
     6  int n, i;
     7  // 先检查原表是否存在,或者是空表
     8  if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
     9       // 如果为空就生成一张大小为16的新表
    10      n = (tab = resize()).length;
    11  if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
    12       // 如果以该方法形参hash对表长取余,令其作为下标的表中的元素为空,那么就产生一个新结点放在这个位置
    13      tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    14  else {
    15       // 如果该结点不空,那么就会出现两种情况:链表和红黑树
    16      Node<K,V> e; K k;
    17      if (p.hash == hash &&
    18          ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    19          // 如果当前结点的hash并且key值(指针值和内容值)相等,由于onlyIfAbsent是false,那么就会改变这个结点的V值,先用e将其保存起来
    20          e = p;
    21      else if (p instanceof TreeNode)
    22          // 如果当前结点是一棵红黑树,那么就进行红黑树的平衡,这里不讨论红黑树的问题
    23          e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
    24      else {
    25           // 这里就对链表进行操作
    26           // 从头开始遍历这条链表
    27          for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
    28              if ((e = p.next) == null) {
    29                   // 如果该节点的next为空
    30                   // 就需要新增一个结点追加其后
    31                  p.next = newNode(hash, key, value, null);
    32                  if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
    33                       // 这里进行红黑树阈值的判断,由于TREEIFY_THRESHOLD默认值是8,binCount是从0开始,那么当链表长度大于等于8的时候,就将该链表转换成红黑树,并且结束循环
    34                      treeifyBin(tab, hash);
    35                  break;
    36              }
    37              // 这里和之前的判断是一样的
    38              if (e.hash == hash &&
    39                  ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    40                  break;
    41              // 让p = p->next
    42              p = e;
    43          }
    44      }
    45      // 若e非空,则就是说明原表中存在hash值相等,且key的值或内容相同的结点
    46      if (e != null) { 
    47          // 将原来的V值保存
    48          V oldValue = e.value;
    49          // 判断是否是需要进行覆盖原来V值的操作
    50          if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
    51              // 覆盖原来的V值
    52              e.value = value;
    53          // 这个方法是一个空的方法,预留的一个操作,不用去管它     
    54          afterNodeAccess(e);
    55          // 由于在这里面的操作只是替换了原来的V值,并没有改变原来表的大小,直接返回oldValue
    56          return oldValue;
    57      }
    58  }
    59  // 操作数自增
    60  ++modCount;
    61  // 实际大小自增
    62  // 若其大于最佳容量进行扩容的操作,使其分布均匀
    63  if (++size > threshold)
    64      resize();
    65  // 这也是一个空的方法,预留操作
    66  afterNodeInsertion(evict);
    67  // 并没有替换原来的V值,返回null
    68  return null;


    下来是get方法,逻辑相对简单不难分析:

    1 public V get(Object key) {
    2     Node<K,V> e;
    3     return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    4 }

    同样也是通过hash方法计算出key对象的hash值,调用内部的getNode方法:

     1 final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
     2     // 记录表对象
     3     Node<K,V>[] tab;
     4     // 记录第一个结点和当前节点 
     5     Node<K,V> first, e; 
     6     // 记录表长
     7     int n; 
     8     // 记录K值
     9     K k;
    10     // 表非空或者长度大于0才对其操作
    11     // 并且key的hash值对表长取余为下标,其所对应的哈希表中的结点存在
    12     if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
    13         (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
    14         // 当前结点满足情况,直接返回给该节点
    15         if (first.hash == hash && 
    16             ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    17             return first;
    18         // 后面就分为两种情况:在红黑树或者链表中查找
    19         if ((e = first.next) != null) {
    20             // 当前结点是红黑树,进行红黑树的查找
    21             if (first instanceof TreeNode)
    22                 return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
    23             // 进行链表的遍历
    24             do {
    25                 if (e.hash == hash &&
    26                     ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    27                     return e;
    28             } while ((e = e.next) != null);
    29         }
    30     }
    31     return null;
    32 }

    若有不足还请指出!

    我在CSDN也放了一篇【Java】HashMap源码分析——常用方法详解

  • 相关阅读:
    1121 Damn Single
    1122 Hamiltonian Cycle
    1123 Is It a Complete AVL Tree
    1420. Build Array Where You Can Find The Maximum Exactly K Comparisons
    1124 Raffle for Weibo Followers
    1125 Chain the Ropes
    测试面试题集-2.测试用例设计
    开奖|1024中奖名单公布以及Postman资料分享
    祝心想事成无Bug,1024快乐!
    1024福利|硬核无Bug,码上有红包!
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/a526583280/p/9781301.html
Copyright © 2011-2022 走看看