对Java8中HashMap源码的一些理解

╰+攻爆jí腚メ 2022-02-23 17:47 252阅读 0赞

## 对Java8中HashMap源码的一些理解 ##

### 1. Node<K, V>节点、TreeNode<K,V>节点 ###

hashMap原本是链表的数组，java8后，链表大小超过8的时候，会转化成红黑树，所以就有了TreeNode，它是间接继承HashMap.Node<K,V>的。数据包装在这两种结构中。最终数据的保存形式还是存放在transient Node<K,V>\[\] table; 后面根据p instanceof TreeNode，进行强转后操作。

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key; 
        V value;
        Node<K,V> next; // 链表需要有指向下一个元素的引用
    }
    
    static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
        TreeNode<K,V> parent;  // red-black tree links
        TreeNode<K,V> left;
        TreeNode<K,V> right;
        TreeNode<K,V> prev;    // needed to unlink next upon deletion
        boolean red;
    }

### 2. put过程中的Hash（） ###

public V put(K key, V value) { 
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
    
    static final int hash(Object key) { 
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

让`key.hashCode()`与`key.hashCode()>>>16`进行异或操作，高16bit补0，一个数和0异或不变，所以 hash 函数大概的作用就是：**高16bit不变，低16bit和高16bit做了一个异或，目的是减少碰撞**

**扰动函数**就是为了解决hash碰撞的。它会综合hash值高位和低位的特征，并存放在低位，因此在与运算时，相当于高低位一起参与了运算，以减少hash碰撞的概率。（在JDK8之前，扰动函数会扰动四次，JDK8简化了这个操作）

### 3. put调用的putVal() ###

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) { 
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        // 如果transient Node<K,V>[] table;为空，使用resize()初始化，
        // 初始大小为DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
        // i = (n - 1) & hash, 容量大小n总是2的次方，n - 1相当于是除了最高位，剩下的位全是1，相当于 hash % n
        // 但是hash后按位与 n-1，比%模运算取余要快，
        // 一个元素，它总是需要定位到容器大小范围内的，所以要对大于容量的哈希值取余，定位在数组中的位置。
        // 如果这个位置没有元素，那么把put进来的元素，放在数组的这个位置
            if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
            else { 
                Node<K,V> e; K k;
                // 如果根绝hashCode定位到的元素，和本次要put的元素相等，则结束，在下面返回V oldValue = e.value;
                if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;
                // 如果数组中的链表已经转为树结构，则使用树类型的put(这里不展开了)
                else if (p instanceof TreeNode)
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                else { 
                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) { 
                        // 遍历到了尾部，追加新节点到尾部
                        if ((e = p.next) == null) { 
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                //如果追加节点后，链表数量 >= 8，则转化为红黑树
                                treeifyBin(tab, hash);
                            break;
                        }
                        // 如果找到了要覆盖的节点
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            break;
                        p = e;
                    }
                }
                //如果e不是null，说明有需要覆盖的节点
                if (e != null) {  // existing mapping for key
                    V oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                        e.value = value; // 覆盖老的值
                    // 空方法，没实现，LinkedHashMap的时候有用到
                    afterNodeAccess(e);
                    return oldValue; // 返回老的值
                }
            }
            ++modCount;
            // 如果新增一个元素后，大小超过了 容量 * 负载因子，则需要扩容
            if (++size > threshold)
                resize();
            // 空方法，没实现
            afterNodeInsertion(evict);
            return null;
        }

### 4. get ###

public V get(Object key) { 
        Node<K,V> e;
        // 也是先计算hash
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }
    
    /** * Implements Map.get and related methods. * * @param hash hash for key * @param key the key * @return the node, or null if none */
    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) { 
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        // 如果Node<K,V>[] table是空的，直接返回null
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { 
            // 比较根据hash定位到的第一个元素，如果相等，就返回该元素
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            // 如果根据hash定位到的第一个元素，key不相等，则遍历当前位置的链表(红黑树), key相等的时候，返回这个元素，否则遍历结束，返回null
            if ((e = first.next) != null) { 
                if (first instanceof TreeNode)
                    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);
            }
        }
        return null;
    }