Java源码-HashMap(jdk1.8)

一、hash方法

如下是jdk1.8中的源码

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

(1)HashMap允许一个key为空,因此key为null 的hash 值为0。

a、首先获取对象的hashCode()值;

b、然后将hashCode值右移16位;

c、然后将右移后的值与原来的hashCode做异或运算,返回结果。

(其中h>>>16,在JDK1.8中,优化了高位运算的算法,使用了零扩展,无论正数还是负数,都在高位插入0)。

(2)在putVal源码中,我们通过(n-1)&hash获取该对象的键在hashmap中的位置

(其中hash的值就是(1)中获得的值)

其中n表示的是hash桶数组的长度,并且该长度为2的n次方,这样(n-1)&hash就等价于hash%n。

因为&运算的效率高于%运算。

 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
... if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//获取位置
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
...
}

二、putVal方法

jdk1.8中hashmap 的实现是通过数组+链表+红黑树来实现的,如果链表的结点数大于8,那么就将链表重构成红黑树。

完善了一张前利作者的图:

Java源码-HashMap(jdk1.8)

 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;//如果当前hashMap中无数据,那么调用resize()方法扩容
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//如果当前通过hash方法找到的hash桶数组中没有值
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//那么直接在当前结点新建结点对象
else {//如果在当前hash桶数组中该位置有值了
Node<K,V> e; K k;//比较该位置的hash值与传入的参数hash值是否相等,并且key值是否相等
if (p.hash == hash && //即判断是否是同一个key对象
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;//如果是,那么将当前数组中的对象p 赋值给 临时对象e,然后在下面替换掉value值就可以了,执行第29行。
else if (p instanceof TreeNode)//如果不是同一key对象,那么判断p是否是红黑树结点
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);//如果是,那么在红黑树中插入结点
else {//如果不是,那么就是普通的结点了,即存放在链表中
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {//找到链表的最后一个结点
p.next = newNode(hash, key, value, null);//插入新节点
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);//如果大于8,那么重构成红黑树
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;//如果在链表中存在的是同一个key对象,那么直接在下面的方法中替换掉
p = e;
}
}//如果当前位置的对象是同一对象,那么直接替换掉
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)//如果超过当前的阀值,那么扩容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}

三、resize方法

(1) 在jdk1.8中,resize方法是在hashmap中的键值对大于阀值时或者初始化时,就调用resize方法进行扩容;

(2)每次扩展的时候,都是扩展2倍;

(3)扩展后Node对象的位置要么在原位置,要么移动到原偏移量两倍的位置。

  final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;//oldTab指向hash桶数组
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {//如果oldCap不为空的话,就是hash桶数组不为空
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//如果大于最大容量了,就赋值为整数最大的阀值
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;//返回
}//如果当前hash桶数组的长度在扩容后仍然小于最大容量 并且oldCap大于默认值16
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold 双倍扩容阀值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];//新建hash桶数组
table = newTab;//将新数组的值复制给旧的hash桶数组
if (oldTab != null) {//进行扩容操作,复制Node对象值到新的hash桶数组
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {//如果旧的hash桶数组在j结点处不为空,复制给e
oldTab[j] = null;//将旧的hash桶数组在j结点处设置为空,方便gc
if (e.next == null)//如果e后面没有Node结点
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;//直接对e的hash值对新的数组长度求模获得存储位置
else if (e instanceof TreeNode)//如果e是红黑树的类型,那么添加到红黑树中
((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;//将Node结点的next赋值给next
if ((e.hash & oldCap) == 0) {//如果结点e的hash值与原hash桶数组的长度作与运算为0
if (loTail == null)//如果loTail为null
loHead = e;//将e结点赋值给loHead
else
loTail.next = e;//否则将e赋值给loTail.next
loTail = e;//然后将e复制给loTail
}
else {//如果结点e的hash值与原hash桶数组的长度作与运算不为0
if (hiTail == null)//如果hiTail为null
hiHead = e;//将e赋值给hiHead
else
hiTail.next = e;//如果hiTail不为空,将e复制给hiTail.next
hiTail = e;//将e复制个hiTail
}
} while ((e = next) != null);//直到e为空
if (loTail != null) {//如果loTail不为空
loTail.next = null;//将loTail.next设置为空
newTab[j] = loHead;//将loHead赋值给新的hash桶数组[j]处
}
if (hiTail != null) {//如果hiTail不为空
hiTail.next = null;//将hiTail.next赋值为空
newTab[j + oldCap] = hiHead;//将hiHead赋值给新的hash桶数组[j+旧hash桶数组长度]
}
}
}
}
}
return newTab;
}

四、get方法

(1)get(Object key)

一般我们是通过get(key)来获取对象的键值,在jdk1.8源码中,通过getNode(hash(key),key)来获取结点对象,如果返回的结果不为空,那么就表示有对应的结点,返回e.value。

 public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

(2)getNode(int hash, Object key)

 final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && // 总是从第一个检查开始 ,比较hash值 和key值
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)//如果是红黑树类型,那么在红黑树中查找
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);//循环遍历
}
}
return null;//表示没有找到
}

(3)啦啦啦

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