hasnMap的基本操作 源码（三）

一.初始化：

hashMap有四种初始化方式：

    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        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;
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

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


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


    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        putMapEntries(m, false);
    }

final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
    int s = m.size();
    if (s > 0) {

// 判断table是否已经初始化

        if (table == null) { // pre-size

// 未初始化，s为m的实际元素个数

            float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
            int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                     (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);

// 计算得到的t大于阈值，则初始化阈值，   小疑问：  这里为什么不是threshold = tableSizeFor(t) * loadFactor;？--------------------

　　　　　　 if (t > threshold)
                threshold = tableSizeFor(t);
        }

// 已初始化，并且m元素个数大于阈值，进行扩容处理

        else if (s > threshold)
            resize();

// 将m中的所有元素添加至HashMap中

        for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
            K key = e.getKey();
            V value = e.getValue();
            putVal(hash(key), key, value, false, evict);
        }
    }
}

static final int tableSizeFor(int cap) {
    int n = cap - 1;//为了防止cap已经是2的幂，返回的capacity将是这个cap的两倍的情况出现（例：cap=10000000, (不减1，)经过下面数次无符号右移变成cap+1111111 近似2*cap;）.

//MAXIMUM_CAPACITY=1 << 30

//n最大也就只有32bit（一个二进制数据0或者1，是一个bit），这时已经大于MAXIMUM_CAPACITY，所以取MAXIMUM_CAPACITY

    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;
}

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
//cap ：容量  ； thr：  临界值；
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
//   容量和临界值 都翻倍
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
//确保 临界值= 容量*负载因子，并且  临界值 小于MAXIMUM_CAPACITY；

if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
//在此处 初始化 临界值   
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
//重新散列 hashMap中的元素位置
    if (oldTab != null) {
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node<K,V> e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                oldTab[j] = null;
                if (e.next == null)
//　　　　　　　重新确定 元素位置
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);//        非链节点， 是红黑树节点
                else { // preserve order （保持原有顺序）
                    Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                    Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K,V> next;
                    do {
                        next = e.next;
//

将同一桶中的元素根据(e.hash & oldCap)是否为0进行分割，分成两个不同的链表，完成rehash(若结果为0，则说明扩容后，newCap新增的一个bit=1 对应的 hash值的  位置的值为0【因此，使用的是 oldCap,而不是 oldCap-1】；)

                        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);
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

以下，对扩容方法resize进行补充描述：

通过观测可以发现，我们使用的是2次幂的扩展（长度扩展为原来的2倍），所以，元素的位置要么是原位置，要么是原位置再移动2次幂的位置。其中 n代表 数组长度（容量）。见下图：

因此，元素再重新计算hash之后，因为n变为2倍，那么n-1的二进制表示，在高位会多1bit（如上图），因此新的index就会 = 原位置+orldCap，下为示例：

因此，在扩容时，不需要像旧版本那样重新计算hash，只需要看看原来的hash值新增的那个bit是1还是0就好了，是0的话索引不变，是1的话索引变成原索引+oldCap.（逻辑与运算）

这样设计后，既能省去了重新计算hash值的时间，而且由于新增的1bit是0还是1可以认为是随机的.因此resize的过程，均匀的把之前冲突的节点分散到新的bucket（数组中的位置）了.

且通过比较旧版本，可以发现不同：扩容后，链表元素位置并没有如旧版本一样发生链表中元素倒置的现象，仍然采用的旧的顺序.

                        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);

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);//红黑树
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st    //当链的长度大于等于7，则 这条 链 会被 转换为 红黑树链（其它链不会收到影响）
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    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;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

今天先到这里，后面继续....