jdk源码——HashMap

JDK1.7

从源码上看，HashMap 实现了Map接口 cloneable接口，和序列化接口

public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
{

HashMap的默认初始容量为16

 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

HashMap最大容量为2^30

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

加载因子为0.75，当容量达到75%时就扩容一次

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

 The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

长度必须为2的幂
     
    transient Entry<K,V>[] table;

 The next size value at which to resize (capacity * load factor).

HashMap调整大小的下一个值

   int threshold;

The load factor for the hash table.

  final float loadFactor;

HashMap初始化

 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)//判断指定容量是否合法
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))//判断加载因子是否合法
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        // Find a power of 2 >= initialCapacity
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)//保证容量为2的n次幂
            capacity <<= 1;

        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);//保存HashMap下一次调整大小的值
        table = new Entry[capacity];//Entry是一个静态内部类
        useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
                (capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
        init();
    }

 //Entry如下，get  set方法

 Entry类的定义为什么这么像一个链表,那么需要我们了HashMap的数据结构是 数组+链表的结构，数组的每个元素后面缀一个链表，为了解决hash冲突问题

​

hashMap的数据结构如上图所示，知道了这个，那么对于hashMap的put操作，就很容易明白了 

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {.
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        int hash;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {//entry是链表结构
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

        public final K getKey() {
            return key;
        }

        public final V getValue() {
            return value;
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {//判断是否相等，判断依据是key相同，value相同
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry e = (Map.Entry)o;
            Object k1 = getKey();
            Object k2 = e.getKey();
            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
                Object v1 = getValue();
                Object v2 = e.getValue();
                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                    return true;
            }
            return false;
        }

        public final int hashCode() {//若是key，value不为空返回当前key的hashcode与value的hashcode的异或的值
            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
                   (value==null ? 0 : value.hashCode());
        }

        public final String toString() {//toString方法
            return getKey() + "=" + getValue();
        }

        /**
         * This method is invoked whenever the value in an entry is
         * overwritten by an invocation of put(k,v) for a key k that's already
         * in the HashMap.
         */
        void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
        }

        /**
         * This method is invoked whenever the entry is
         * removed from the table.
         */
        void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
        }
    }

指定初始化容量 

 public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);//调用 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)方法

                                                                                     //DEFAULT_LOAD_FACTOR为默认加载因子0.75
    } 

无参构造函数

public HashMap() {//默认初始容量 及默认加载因子
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

根据key得到值

 public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

      return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

 final Entry<K,V> getEntry(Object key) {//遍历找到当前的Entry,将他返回
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);//计算entry的分布问题，与index = hash % length相同，当m满足 m=2^n,那么k % m = k & (m-1)
    } 

 得到为空的key

 private V getForNullKey() {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {//遍历
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }

判断是否包含

public boolean containsKey(Object key) {
        return getEntry(key) != null;//调用getEntry方法
    } 

 put方法

public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);//找到链表所在的数组的位置
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//遍历链表找到key对应的位置 ，替换操作
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {// 去除重复的key,若是重复则用新的value替换原来的                                                                                                                //value
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);//未找到进行新增
        return null;
    }

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {//触发hashMap扩容操作
            resize(2 * table.length);//容量为目前的2倍
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);//找到数组中当前key的位置
        }

        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

 扩容操作

void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];//新的数组，size为之前的2倍
        boolean oldAltHashing = useAltHashing;
        useAltHashing |= sun.misc.VM.isBooted() &&
                (newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
        boolean rehash = oldAltHashing ^ useAltHashing;
        transfer(newTable, rehash);
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        for (Entry<K,V> e : table) {//遍历数组
            while(null != e) {//遍历链表
                Entry<K,V> next = e.next;
                if (rehash) {//满足rehash
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);//重新计算hash值
                }
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);//重新计算节点的位置
                e.next = newTable[i];//将e节点放大重新计算的数组位置上
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    } 

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);//新增一个节点，新增节点放在table[bucketIndex],并把之前放                                                                                                  //在table[bucketIndex]的节点置为新节点的next
        size++;
    }

为key为null的赋值value

private V putForNullKey(V value) {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {//key==null,放在数组的第0位
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);//与put同理
        return null;
    }

putForCreate

private void putForCreate(K key, V value) {
        int hash = null == key ? 0 : hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                e.value = value;
                return;
            }
        }

        createEntry(hash, key, value, i);
    }

hash值得算法

1.8的源码

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

将hashCode右移16位 再原hashCode进行异或运算，算出key的hash值，这是为了当length比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit位都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销。

然后计算bucket的位置，h&(table.length-1)这样的操作是和 h%length 相同，当m满足 m=2^n,那么k % m = k & (m-1)