关于Map的源码分析之HashMap

HashMap是基于哈希表实现的Map接口，并允许null健和null值。由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的

1、关于put添加的源码分析

     public V put(K key, V value) {
      // 对key的hashCode()做hash
      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;
     // 步骤①：tab为空则创建
     if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
         n = (tab = resize()).length;
     // 步骤②：计算index，并对null做处理
     if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
         tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
     else {
         Node<K,V> e; K k;
         // 步骤③：节点key存在，直接覆盖value
         if (p.hash == hash &&
             ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
         // 步骤④：判断该链为红黑树
         else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        // 步骤⑤：该链为链表
         else {
             for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                 if ((e = p.next) == null) {
                     p.next = newNode(hash, key,value,null);
                        //链表长度大于8转换为红黑树进行处理
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st 
                         treeifyBin(tab, hash);
                     break;
                 }
                    // key已经存在直接覆盖value
                 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;
             afterNodeAccess(e);
             return oldValue;
         }
     }
 
     ++modCount;
     // 步骤⑥：超过最大容量 就扩容
     if (++size > threshold)
         resize();
     afterNodeInsertion(evict);
     return null;
}

HashMap的put方法执行过程可以通过下图来理解

①.判断键值对数组table[i]是否为空或为null，否则执行resize()进行扩容；

②.根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i，如果table[i]==null，直接新建节点添加，转向⑥，如果table[i]不为空，转向③；

③.判断table[i]的首个元素是否和key一样，如果相同直接覆盖value，否则转向④，这里的相同指的是hashCode以及equals；

④.判断table[i] 是否为treeNode，即table[i] 是否是红黑树，如果是红黑树，则直接在树中插入键值对，否则转向⑤；

⑤.遍历table[i]，判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，否则进行链表的插入操作；遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可；

⑥.插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold，如果超过，进行扩容。

关于扩容的源码分析

final Node<K,V>[] resize() {
        //获取扩容之前的元素列表
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        //获取之前的列表长度
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;

        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            //如果原来的容量已经大于了最大容量,则把threshold设置成int的最大值
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
               //否则,新的容量,扩充为原来的一杯oldCap << 1 向左位移1为,相当于oldCap * 2
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
         
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
          //第一次put元素,也是第一次进行扩展
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        //newThr如果==0,说明不是第一次进行扩容了,因为如果是第一次,newThr在上面的代码中,已经赋值了
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            //判读ft是否小于MAXIMUM_CAPACITY,如果小于,则将newThr=ft
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        //将新的阈值赋值给threshold
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        //到此为止,如果是第一次,扩容的时候,也就是原来没有元素,下面的代码不会运行,如果原来有元素,则乣将原来的元素,进行放到新扩容的里面
        if (oldTab != null) {
            //循环原来的列表
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    //如果列表里面只有一个元素,直接将e的key的hash与新容量重新计算,下标
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                    //如果是红黑树,则进行红黑树的复制
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        //是为了保证顺序
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                           //获取当前节点的下一个元素
                            next = e.next;
                            //e.hash & oldCap 说明e.hash后的值小于oldCap,即使扩充了,也是扩充链表的后半部分,前面已经有的元素还是在原来的位置
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                              //如果loTail==null说明是第一个元素,把这个元素赋值给loHead
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            //如果走下面的代码,则说明,新的元素的key值的hash已经超过了oldCap,所有要加入到新库充的链表中
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            //将下标指向链表的第一个元素
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            //下标j + oldCap指向第二个链表的头,原因是e.hash & oldCap ==0 说明,之前的容量还没有填满 知道 !=0 的时候,才表示之前的元素已经填满,所以下标, 就变成了j+oldCap
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }          

1、关于clear()方法可以看到把数组元素置为null

public void clear() {
        Node<K,V>[] tab;
        modCount++;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            size = 0;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
                tab[i] = null;
        }
    }

2、entrySet()方法，返回包含值的Set视图

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
        Set<Map.Entry<K,V>> es;
        return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
    }

3、forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action)遍历map数组

public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
        Node<K,V>[] tab;
        if (action == null)
            throw new NullPointerException();
        if (size > 0 && (tab = table) != null) {
            int mc = modCount;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                    action.accept(e.key, e.value);
            }
            if (modCount != mc)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
//例子
    Map<String ,String> smap = new HashMap<>();

        smap.forEach((a,v)->{
            System.out.println(a+":::"+v);
        });

4、isEmpty()方法如果此map中不包含键值映射，则返回 true

public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

5、keySet()方法，返回包含键的set视图

6、replace(K key, V value)方法，只有当目标映射到某个值时，才能替换指定键的条目

7、replace(K key, V oldValue, V newValue)方法，仅当当前映射到指定的值时，才能替换指定键的条目