HashMap学习记录

这两天工作不忙，学习了下HashMap源码，记录下学习成果。

HashMap继承自AbstractMap<K,V>，且实现了MAP<K,V>接口，是非线程安全的。HashMap的底层存储结构是Entry<K,V>数组+链表的形式，其中链表是为了解决哈希碰撞而实现的，哈希碰撞，意为不相等的key,其hashCode()可能相同，这样找到HashMap中数组的索引位置相同，针对这些hash值相等的键值对就通过链表的方式存储，一个链表中的键值对，其hash值都是相等的，通过保存下一个节点，实现连接，新增的时候，都是从链表的头部插入的，即最先插入的节点在最下面，整体结构如下：（图片引用自https://home.cnblogs.com/u/chengxiao/）

下面依据JDK1.7的源码作详细的介绍：

1、几个重要的类变量

//数组最初是空的

static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};

//HashMap本质就是在这个数组中存放键值对，最初该数组为空{}

transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

//数组默认的最初的长度16，（<<的意思是将1向左移动4位，移动过的位置上以0填充-二进制）

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

//默认数组最大的长度2^30

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

//负载因子：HashMap中建立的这个数组并非全部装满的，而是有一定比例的，负载因子就代表了该数组中允许的存放量与数组长度的比值，默认是0.75f

final float loadFactor;

//数组中实际存放的键值对数量

transient int size;

//阈值：当前数组的长度*负载因子

int threshold;

//用于记录Hashmap被修改的次数

transient int modCount;

2、构造方法

第一种：参数为数组长度+负载因子

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)//如果传入的数组长度<0，则抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)//如果传入的数组长度>默认最大长度，取默认最大长度
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))//如果负载因子<=0,则抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);

this.loadFactor = loadFactor;
threshold = initialCapacity;//一开始的时候阈值==数组长度
init();//没有实现逻辑
}

第二种：参数为数组长度

public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);//负载因子取默认值
}

第三种：无参

public HashMap() {//取默认的数组长度和负载因子
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

第四种：入参为一个Map对象，较复杂，先不说

public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);//创建一个新的Map
inflateTable(threshold);

putAllForCreate(m);
}

3、put()方法

public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) {//如果数组为空，则创建数组
inflateTable(threshold);
}
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);//取key的hashCode
int i = indexFor(hash, table.length);//根据key的hash值找到在数组中的索引
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//找到的索引处可能存放的是一个链表，则遍历链表
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {//若链表中存在和key相等的键值对，则修改该key对应的value值为新传入的，返回老的value
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
} 

//若当前数组中不存在和key相等的键值对，则往下走向数组中添加

modCount++;//增加修改次数
addEntry(hash, key, value, i);
return null;

}

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {//若当前数组实际存放键值对个数>=阈值，则需要扩容数组
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}

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

void resize(int newCapacity) {//扩容方法，传入的参数是当前数组长度*2
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {//如果当 前数组长度已经是最大长度，则修改阈值为最大
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}

Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];//创建一个新的数组，长度为之前的2倍
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
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) {
while(null != e) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);//取当前对象在新数组中的索引
e.next = newTable[i];//该方法是确保在遇到哈希碰撞的时候，将当前对象放在链表的头部
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);
size++;
}

//如果传入的key为null，则将该键值对保存在table[0]的位置

private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}

4、get()方法

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

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

//若要取的key为null,从table[0]处取value

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

//key非null，则通过key.hashCode(),找到该key在数组中对应的索引，可能改索引下是一个链表，则遍历该链表，知道找到和key相等（equals()）的键值对

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}

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;
}