JDK1.8 HashMap分析

川长思鸟来 2023-03-12 10:54 17阅读 0赞

## 一.HashMap概述: ##

1.  **jdk1.7**HashMap采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的节点都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低,将会花费O（n）的查找时间.
2.  **jdk1.8**HashMap采用数组+链表+红黑树实现，当链表**长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树**，这样大大减少了查找时间
3.  **jdk1.7 HashMap结构图**:  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N3bF8wNTE0_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
    左边部分即代表哈希表，也称为哈希数组，数组的每个元素都是一个单链表的头节点，链表是用来解决冲突的，如果不同的key映射到了数组的同一位置处，就将其放入单链表中
4.  **jdk1.8 HashMap结构图**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N3bF8wNTE0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
5.  [JDK1.8 HashMap源码分析连接][JDK1.8 HashMap],[详细扩容源码分析][Link 1]

## 二.resize()扩容源码分析: ##

final Node<K,V>[] resize() { 
            Node<K,V>[] oldTab = table;
            int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
            int oldThr = threshold;//扩容的阀值
            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,很少出现
                    threshold = Integer.MAX_VALUE;
                    return oldTab;
                }//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//新Hashmap容器的容量赋值,是原来的2倍) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                         oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                    newThr = oldThr << 1; // 新容器的阀值扩大2倍
            }
            else if (oldThr > 0) //使用带有初始容量的构造器时，table容量为初始化得到的threshold
                newCap = oldThr;
            else {                // zero initial threshold signifies using defaults
            //默认构造器下进行扩容 
                newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
                newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
            }
            if (newThr == 0) { 
            
            //使用带有初始容量的构造器在此处进行扩容
                float ft = (float)newCap * loadFactor;
                newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                          (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
            }
            threshold = newThr;//在已经注解条件下,上面赋值,是原来容器的2倍:24,默认是是12
            @SuppressWarnings({ "rawtypes","unchecked"})
            //newcap已经在上面赋值,在已经注解条件下变为旧的容器原来的2倍,32默认是16
                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 {  //这里是链表赋值,上面两个条件是null,和红黑树
    						
    						//把当前index对应的链表分成两个链表，减少扩容的迁移量
                            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
                            //这里又是一个利用位运算 代替常规运算的高效点： 利用哈希值 与 旧的容量，可以得到哈希值去模后，是大于等于oldCap还是小于oldCap，等于0代表小于oldCap，应该存放在低位，否则存放在高位
                            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,
                          
    							// 扩容后不需要移动的链表
                                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
                            	// 扩容后需要移动的链表
                                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;
        }

## 二.源码分析 ##

**2.1** put(K key, V value)源码分析

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);
        }
    
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) { 
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
            //初始化的时候
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
                //(n - 1) & hash 寻址算法,到数组的角标(位置),数组
                //这个位置是null直接添加元素
            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))))//哈希值相等,key相等,直接覆盖,既相同的key覆盖
                    e = p;
                else if (p instanceof TreeNode)//是否属于红黑树
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                else { //哈希冲突,此时不是红黑树的结构,是链表的结构
                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) { 
                        if ((e = p.next) == null) { 
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) //链表长度大于等于8时候,转换红黑树
                                treeifyBin(tab, hash);
                            break;
                        }
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            break;//key值相同覆盖,这是在链表时候覆盖
                        p = e;//最终赋值
                    }
                }
                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;
        }

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[JDK1.8 HashMap]: https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/7233201.html
[Link 1]: https://blog.csdn.net/zxt0601/article/details/77413921