java源码学习---HashMap

时间  2020-02-22
标签 java 源码 学习 hashmap 栏目 Java 繁體版
原文   原文链接

开门见山，直接干java

HashMap是java经常使用的一个集合，每一个元素的key通过哈希算法后储存在链表或红黑树的一种键值对数据集合（JDK1.8）node

从HashMap新增元素提及算法

map.put("key","value");

这是咱们平常向HashMap插入元素的其中一种方式，put(k,v)的源码数组

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

put()会再调用一个putVal()，可是在这以前key会经过hash()计算出对应位置的值，真正的put操做，就是从这里开始app

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);
        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
                        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;
}

每一个参数的含义函数

    hash:key通过哈希算法以后得到的值this

    key:储存到HashMap的keyspa

    value:储存到HashMap的key对应的valueblog

    onlyIfAbsent:若是包含了该key，则不更新对应的值，众所周知，put()除了新增以外，还有更新的功能，是由于put()调用putVal()时候传的都是falseci

    evict:HashMap是否处于建立模式，false则是处于建立模式，ture则相反

在函数最开始定义了几个变量，

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);

tab:当前HashMap的一个操做副本，

p:当前须要储存的元素或是当前相同数组下标的元素

n:当前HashMap的长度

i:当前元素储存的下标

Node<k,v>是HashMap的一个静态内部类，每个键值对数据都是基于Node或TreeNode储存在HashMap

Node:

    Node里面记录着当前元素的hash值、key、value还有下一个结点的地址

TreeNode:

    Node是TreeNode的父类，TreeNode还记录着父节点、左右子节点、

继续看下面的代码，

    1.判断当前HashMap的容量大小，若是table是null或者容量为0会利用resize()进行扩容处理

    2.判断tab[i](当前元素所储存的位置)是否为null，若是是null的状况下则直接保存到对应位置，而且把tab[i]赋值给p

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);

若是tab[i]不为null咱们继续往下看，有如下几种状况

1.当table(链表)已存在结点与当前须要保存结点的key相同时，则更新值

2.判断当前结点是否为TreeNode，若是属于TreeNode则进入红黑树的储存规则判断，若是树里已经存在相同的key则返回旧的结点，不然直接在树上新增一个结点并返回null

3.当table(链表)里不存在相同的key且hash值一致的位置不属于TreeNode而属于Node时,遍历每一个结点，判断与当前保存结点的key是否一致，一致的时候更新，不然添加到下一个结点

    3.1添加完成后，判断当前元素所在index是否 >= TREEIFY_THRESHOLD - 1,若是大于，则须要从链表转为红黑树

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

 

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);
    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
                    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;
    }
}

上面第1和第2点赋值的"e"若是不为null，则在此处进行更新操做而且返回旧值

if (e != null) { // existing mapping for key
    V oldValue = e.value;
    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
        e.value = value;
    afterNodeAccess(e);
    return oldValue;
}

最后就是容量记录和扩容操做，若是是新增元素，HashMap会记录当前的容量，判断当前容量是否达到了须要扩容的阈值从而以为是否进行扩容操做

++modCount;
if (++size > threshold)
    resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;

总结：

1.利用hash()对储存的key作散列算法得到哈希值

2.新增元素时候，会判断当前HashMap的容量是否为0或者null，若是是则先进行扩容操做

3.当前hash值所在的链表或者树是否具备相同的key，没有则直接根据链表或红黑树的规则新增，不然修改结点的value而且把旧值返回

4.当其中一个链表长度大于等于8时候，会利用treeifyBin()转换成红黑树

5.新增成功以后会判断当前HashMap的容量是否达到了须要扩容的阈值，并决定是否须要扩容，决定是否扩容的阈值不是HashMap的容量最大值

删除 remove()

public V remove(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
        null : e.value;
}

根据对key作hash计算，而且调用removeNode()执行删除,若是能命中则返回删除的key对应的value

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                           boolean matchValue, boolean movable) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            node = p;
        else if ((e = p.next) != null) {
            if (p instanceof TreeNode)
                node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
            else {
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key ||
                         (key != null && key.equals(k)))) {
                        node = e;
                        break;
                    }
                    p = e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                             (value != null && value.equals(v)))) {
            if (node instanceof TreeNode)
                ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            else if (node == p)
                tab[index] = node.next;
            else
                p.next = node.next;
            ++modCount;
            --size;
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
    }
    return null;
}

参数含义:

    hash:利用hash()对key进行计算得出的结果

    key:须要删除的key

    value:须要删除key对呀的value

    matchValue:是否须要匹配值相等，若是为ture则须要value相等才删除，不然不须要value相等

    movable:是否移动树结点，为true时删除树时候移动结点，不然不移动结点

开始逐句解读：

1.判断当前HashMap是否为null或者元素数量为0，

2.判断当前储存在与key的hash值相同位置的结点是否为null，而且赋值hash相同的首个元素给 p

当上面其中一点不知足的状况下，则表明HashMap无当前须要删除的key，则直接返回null

if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
    (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {

若是知足则继续往下执行,判断当前p的key是否与删除的key相同，相同则把值赋给变量node，最后对node进行删除操做

Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
if (p.hash == hash &&
    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    node = p;

上面key若是不同则会遍历整个链表或者红黑树，找到相同元素赋值给变量node，后续进行删除操做

else if ((e = p.next) != null) {
    if (p instanceof TreeNode)
        node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
    else {
        do {
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key ||
                 (key != null && key.equals(k)))) {
                node = e;
                break;
            }
            p = e;
        } while ((e = e.next) != null);
    }
}

最后是判断有没有找到须要删除的node，而且判断key对呀的value是否须要相等与是否相等，相等则进行删除操做

若是是树结点，则按照红黑树的删除规则进行删除

若是是链表，则按照链表的删除规则进行删除

删除成功后记录当前元素数量，而且把删除的结点返回

不过源码中没找到有删除元素后重置容量的代码，这点与预想的有点不同

if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                     (value != null && value.equals(v)))) {
    if (node instanceof TreeNode)
        ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
    else if (node == p)
        tab[index] = node.next;
    else
        p.next = node.next;
    ++modCount;
    --size;
    afterNodeRemoval(node);
    return node;
}

扩容 resize()

在新增元素或者我new HashMap()的时候，咱们都会调用到resize()

当容器容量达到一个须要扩容的阈值时，就会调用resize()进行扩容操做

先看一下HashMap定义的属性

1.扩容阈值，当容量大于该阈值时，HashMap会进行扩容操做

int threshold;

2.HashMap的最大容量：1073741824

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

3.HashMap默认初始容量：16

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

4.负载因子，主要用于计算扩容阈值，扩容阈值 = 负载因子 * 当前容量

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

接下来是resize()的源码

final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    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;
        }
        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);
    }
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    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)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { // preserve order
                    Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                    Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K,V> next;
                    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);
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

首先定义了各类变量，当前HashMap的副本、当前副本容量(旧容量)、当前副本扩容阈值(旧扩容阈值)、新的扩容阈值、新的容量

Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;

判断当前容量是否大于0

    1.若是大于0而且容量大于容器最大容量，则再也不扩容

    2.若是少于最大容量且大于初始容量，则扩大2倍且扩容因子也扩大2倍

if (oldCap > 0) {
    if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return oldTab;
    }
    else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
             oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
        newThr = oldThr << 1; // double threshold
}

当前容量是否<=0时再判断当前扩容阈值是否大于0，大于0则新容量=旧阈值

当前容量和阈值=0时，基本能够判断这个HashMap是第一次初始化容量，因此直接用默认的初始化容量，和第一次计算扩容阈值（负载因子*当前容量）

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);
}

获取到最新容量和最新的扩容阈值时候，就开始对旧table进行扩容(新建一个数组，再把旧table的结点从新储存到新的数组)

threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;

这一段则是把旧table上的结点从新储存到新table上

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)
                newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
            else if (e instanceof TreeNode)
                ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
            else { // preserve order
                Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                Node<K,V> next;
                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);
                if (loTail != null) {
                    loTail.next = null;
                    newTab[j] = loHead;
                }
                if (hiTail != null) {
                    hiTail.next = null;
                    newTab[j + oldCap] = hiHead;
                }
            }
        }
    }
}

总结：

1.若是是新建立的HashMap初始化容量为16，每扩容一次则是原容量的2倍

2.触发扩容并非当容量达到最大值才进行扩容，而是达到某个阈值而进行扩容

3.当容量达到HashMap的最大容量值时，将再也不继续扩容

4.每次扩容结点都会从新储存到新的容器，资源消耗比较大

相关文章
相关标签/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公众号
   欢迎关注本站公众号,获取更多信息
联系我们 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程