深度解剖HashMap底层原理

x33g5p2x  于2021-08-09 转载在 Java  
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写在前面

HashMap实现了Map, Cloneable, Serializable接口,继承了AbstractMap类,Map也是属于容器的父接口,Map接口主要用来存储的是键值对,根据hashCode值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,因而具有很快的访问速度,但遍历的顺序却是不确定的。HashMap最多只允许有一条记录的键为null,允许多个值为null。HashMap的线程并不安全,可能多个线程对HashMap进行操作会导致数据不一致,如果想满足线程安全,可以使用Collections帮助类的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全能力,或者使用ConcurrentHashMap。
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JDK1.7版本——HashMap

JAVA7对于HashMap的实现主要用的数据结构是数组+链表,每个数组中的每个元素是一个单向链表,下图中每个绿色的实体就是内部类Entry的实例对象,Entry包括四个属性:key、value、hash值和指向下一个Entry对象的next指针。每个链表相当于一个hashtable的桶,链表主要用于解决hash冲突:如果不同key值计算出来的hash值相同,将会存储到数组相同的位置,由于之前的hash值数组位置已经存放了元素,则将原先位置的元素移到单链表的中,冲突hash值对应的键值存放到数组元素中。(发生冲突时新元素总是放在数组中,也就是在链表的头部,然后将原来的元素移入到链表中,类似于单链表的头插法!)
该采用链表解决hash冲突的方法 = 链地址法
重要参数
1.capacity:当前数组容量,始终保持 2^n,可以扩容,扩容后数组大小为当前的 2 倍。
2. loadFactor:负载因子,默认为 0.75。
3. threshold:扩容的阈值,等于 capacity /* loadFactor
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java.1.7源码分析

类的定义:基于Map接口的实现类,继承了AbstractMap抽象类,实现了Cloneable接口和Serializable接口,可实现序列化和拷贝。

public class HashMap<K,V>
         extends AbstractMap<K,V> 
         implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

Entry内部类实现源码,具体信息看注释!Entry主要作用也就是用来存储HashMap中的Key和Value,通过HashCode计算出Entry对象应该去的数组下标位置。

/** * Entry类实现了Map.Entry接口 * 即 实现了getKey()、getValue()、equals(Object o)和hashCode()等方法 **/  
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { 
    final K key;  // 键
    V value;  // 值
    Entry<K,V> next; // 指向下一个节点 ,也是一个Entry对象,从而形成解决hash冲突的单链表
    int hash;  // hash值
  
    /** * 构造方法,创建一个Entry * 参数:哈希值h,键值k,值v、下一个节点n */  
    Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {   
        value = v;  
        next = n;  
        key = k;  
        hash = h;  
    }  
  
    // 返回 与 此项 对应的键
    public final K getKey() {   
        return key;  
    }  

    // 返回 与 此项 对应的值
    public final V getValue() {   
        return value;  
    }  
  
    public final V setValue(V newValue) {   
        V oldValue = value;  
        value = newValue;  
        return oldValue;  
    }  
    
   /** * equals() * 作用:判断2个Entry是否相等,必须key和value都相等,才返回true */ 
      public final boolean equals(Object o) {   
        if (!(o instanceof Map.Entry))  
            return false;  
        Map.Entry e = (Map.Entry)o;  
        Object k1 = getKey();  
        Object k2 = e.getKey();  
        if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {   
            Object v1 = getValue();  
            Object v2 = e.getValue();  
            if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))  
                return true;  
        }  
        return false;  
    }  
    
    /** * hashCode() */ 
    public final int hashCode() {  
        return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());  
    }  
  
    public final String toString() {   
        return getKey() + "=" + getValue();  
    }  
  
    /** * 当向HashMap中添加元素时,即调用put(k,v)时, * 对已经在HashMap中k位置进行v的覆盖时,会调用此方法 * 此处没做任何处理 */  
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {   
    }  
  
    /** * 当从HashMap中删除了一个Entry时,会调用该函数 * 此处没做任何处理 */  
    void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {   
    } 

}

new一个HashMap实例的存储流程图如下:

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API常用方法

V get(Object key); // 获得指定键的值
V put(K key, V value);  // 添加键值对
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);  // 将指定Map中的键值对 复制到 此Map中
V remove(Object key);  // 删除该键值对

boolean containsKey(Object key); // 判断是否存在该键的键值对;是 则返回true
boolean containsValue(Object value);  // 判断是否存在该值的键值对;是 则返回true
 
Set<K> keySet();  // 单独抽取key序列,将所有key生成一个Set
Collection<V> values();  // 单独value序列,将所有value生成一个Collection

void clear(); // 清除哈希表中的所有键值对
int size();  // 返回哈希表中所有 键值对的数量 = 数组中的键值对 + 链表中的键值对
boolean isEmpty(); // 判断HashMap是否为空;size == 0时 表示为 空

API中重要的变量

// 1. 容量(capacity): HashMap中数组的长度
// a. 容量范围:必须是2的幂 & <最大容量(2的30次方)
// b. 初始容量 = 哈希表创建时的容量
  // 默认容量 = 16 = 1<<4 = 00001中的1向左移4位 = 10000 = 十进制的2^4=16
  static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
  // 最大容量 = 2的30次方(若传入的容量过大,将被最大值替换)
  static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

// 2. 加载因子(Load factor):HashMap在其容量自动增加前可达到多满的一种尺度
// a. 加载因子越大、填满的元素越多 = 空间利用率高、但冲突的机会加大、查找效率变低(因为链表变长了)
// b. 加载因子越小、填满的元素越少 = 空间利用率小、冲突的机会减小、查找效率高(链表不长)
  // 实际加载因子
  final float loadFactor;
  // 默认加载因子 = 0.75
  static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

// 3. 扩容阈值(threshold):当哈希表的大小 ≥ 扩容阈值时,就会扩容哈希表(即扩充HashMap的容量) 
// a. 扩容 = 对哈希表进行resize操作(即重建内部数据结构),从而哈希表将具有大约两倍的桶数
// b. 扩容阈值 = 容量 x 加载因子
  int threshold;

// 4. 其他
 // 存储数据的Entry类型 数组,长度 = 2的幂
 // HashMap的实现方式 = 拉链法,Entry数组上的每个元素本质上是一个单向链表
  transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;  
 // HashMap的大小,即 HashMap中存储的键值对的数量
  transient int size;

加载因子详细说明:
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第一步:申明一个HashMap对象

/** * 函数使用原型 */
  Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();

 /** * 源码分析:主要是HashMap的构造函数 = 4个 * 仅贴出关于HashMap构造函数的源码 */
  public class HashMap<K,V>
      extends AbstractMap<K,V>
      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{ 

    // 省略上节阐述的参数
    
  /** * 构造函数1:默认构造函数(无参) * 加载因子 & 容量 = 默认 = 0.75、16 */
    public HashMap() { 
        // 实际上是调用构造函数3:指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
        // 传入的指定容量 & 加载因子 = 默认
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR); 
    }

    /** * 构造函数2:指定“容量大小”的构造函数 * 加载因子 = 默认 = 0.75 、容量 = 指定大小 */
    public HashMap(int initialCapacity) { 
        // 实际上是调用指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
        // 只是在传入的加载因子参数 = 默认加载因子
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        
    }

    /** * 构造函数3:指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数 * 加载因子 & 容量 = 自己指定 */
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { 

        // HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY,哪怕传入的 > 最大容量
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

        // 设置 加载因子
        this.loadFactor = loadFactor;
        // 设置 扩容阈值 = 初始容量
        // 注:此处不是真正的阈值,是为了扩展table,该阈值后面会重新计算,下面会详细讲解 
        threshold = initialCapacity;   

        init(); // 一个空方法用于未来的子对象扩展
    }

    /** * 构造函数4:包含“子Map”的构造函数 * 即 构造出来的HashMap包含传入Map的映射关系 * 加载因子 & 容量 = 默认 */

    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) { 

        // 设置容量大小 & 加载因子 = 默认
        this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
                DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);

        // 该方法用于初始化 数组 & 阈值,下面会详细说明
        inflateTable(threshold);

        // 将传入的子Map中的全部元素逐个添加到HashMap中
        putAllForCreate(m);
    }
}

第二步:存放键值对,put()方法

/** * 函数使用原型 */
   		map.put("A", 1);
        map.put("B", 2);
        map.put("C", 3);
        map.put("D", 4);
        map.put("E", 5);

   /** * 源码分析:主要分析: HashMap的put函数 */
    public V put(K key, V value)
(分析1)// 1. 若 哈希表未初始化(即 table为空) 
        // 则使用 构造函数时设置的阈值(即初始容量) 初始化 数组table 
        if (table == EMPTY_TABLE) {  
        inflateTable(threshold); 
    }  
        // 2. 判断key是否为空值null
(分析2)// 2.1 若key == null,则将该键-值 存放到数组table 中的第1个位置,即table [0]
        // (本质:key = Null时,hash值 = 0,故存放到table[0]中)
        // 该位置永远只有1个value,新传进来的value会覆盖旧的value
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);

(分析3) // 2.2 若 key ≠ null,则计算存放数组 table 中的位置(下标、索引)
        // a. 根据键值key计算hash值
        int hash = hash(key);
        // b. 根据hash值 最终获得 key对应存放的数组Table中位置
        int i = indexFor(hash, table.length);

        // 3. 判断该key对应的值是否已存在(通过遍历 以该数组元素为头结点的链表 逐个判断)
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { 
            Object k;
(分析4)// 3.1 若该key已存在(即 key-value已存在 ),则用 新value 替换 旧value
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { 
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue; //并返回旧的value
            }
        }

        modCount++;

(分析5)// 3.2 若 该key不存在,则将“key-value”添加到table中
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

第三步:获取数据get()

/** * 函数原型 * 作用:根据键key,向HashMap获取对应的值 */ 
   map.get(key);


 /** * 源码分析 */ 
   public V get(Object key) {   

    // 1. 当key == null时,则到 以哈希表数组中的第1个元素(即table[0])为头结点的链表去寻找对应 key == null的键
    if (key == null)  
        return getForNullKey(); --> 分析1

    // 2. 当key ≠ null时,去获得对应值 -->分析2
    Entry<K,V> entry = getEntry(key);
  
    return null == entry ? null : entry.getValue();  
}  


 /** * 分析1:getForNullKey() * 作用:当key == null时,则到 以哈希表数组中的第1个元素(即table[0])为头结点的链表去寻找对应 key == null的键 */ 
private V getForNullKey() {   

    if (size == 0) {   
        return null;  
    }  

    // 遍历以table[0]为头结点的链表,寻找 key==null 对应的值
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {   

        // 从table[0]中取key==null的value值 
        if (e.key == null)  
            return e.value; 
    }  
    return null;  
}  
 
 /** * 分析2:getEntry(key) * 作用:当key ≠ null时,去获得对应值 */  
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {   

    if (size == 0) {   
        return null;  
    }  

    // 1. 根据key值,通过hash()计算出对应的hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);  

    // 2. 根据hash值计算出对应的数组下标
    // 3. 遍历 以该数组下标的数组元素为头结点的链表所有节点,寻找该key对应的值
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  e != null;  e = e.next) {   

        Object k;  
        // 若 hash值 & key 相等,则证明该Entry = 我们要的键值对
        // 通过equals()判断key是否相等
        if (e.hash == hash &&  
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
            return e;  
    }  
    return null;  
}

对HashMap的其他操作

/** * 函数:isEmpty() * 作用:判断HashMap是否为空,即无键值对;size == 0时 表示为 空 */

public boolean isEmpty() {   
    return size == 0;  
} 

 /** * 函数:size() * 作用:返回哈希表中所有 键值对的数量 = 数组中的键值对 + 链表中的键值对 */

   public int size() {   
    return size;  
}  

 /** * 函数:clear() * 作用:清空哈希表,即删除所有键值对 * 原理:将数组table中存储的Entry全部置为null、size置为0 */ 
public void clear() {   
    modCount++;  
    Arrays.fill(table, null);
    size = 0;
}  

/** * 函数:putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) * 作用:将指定Map中的键值对 复制到 此Map中 * 原理:类似Put函数 */ 

    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {   
    // 1. 统计需复制多少个键值对 
    int numKeysToBeAdded = m.size();  
    if (numKeysToBeAdded == 0)  
        return; 

    // 2. 若table还没初始化,先用刚刚统计的复制数去初始化table 
    if (table == EMPTY_TABLE) {   
        inflateTable((int) Math.max(numKeysToBeAdded * loadFactor, threshold));  
    }  
  
    // 3. 若需复制的数目 > 阈值,则需先扩容 
    if (numKeysToBeAdded > threshold) {   
        int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);  
        if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
            targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
        int newCapacity = table.length;  
        while (newCapacity < targetCapacity)  
            newCapacity <<= 1;  
        if (newCapacity > table.length)  
            resize(newCapacity);  
    }  
    // 4. 开始复制(实际上不断调用Put函数插入) 
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())  
        put(e.getKey(), e.getValue());
}  

 /** * 函数:remove(Object key) * 作用:删除该键值对 */ 

public V remove(Object key) {   
    Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);  
    return (e == null ? null : e.value);  
}  
  
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {   
    if (size == 0) {   
        return null;  
    }  
    // 1. 计算hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);  
    // 2. 计算存储的数组下标位置
    int i = indexFor(hash, table.length);  
    Entry<K,V> prev = table[i];  
    Entry<K,V> e = prev;  
  
    while (e != null) {   
        Entry<K,V> next = e.next;  
        Object k;  
        if (e.hash == hash &&  
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {   
            modCount++;  
            size--; 
            // 若删除的是table数组中的元素(即链表的头结点) 
            // 则删除操作 = 将头结点的next引用存入table[i]中 
            if (prev == e) 
                table[i] = next;

            //否则 将以table[i]为头结点的链表中,当前Entry的前1个Entry中的next 设置为 当前Entry的next(即删除当前Entry = 直接跳过当前Entry)
            else  
                prev.next = next;   
            e.recordRemoval(this);  
            return e;  
        }  
        prev = e;  
        e = next;  
    }  
  
    return e;  
} 

 /** * 函数:containsKey(Object key) * 作用:判断是否存在该键的键值对;是 则返回true * 原理:调用get(),判断是否为Null */
   public boolean containsKey(Object key) {   
    return getEntry(key) != null; 
} 

 /** * 函数:containsValue(Object value) * 作用:判断是否存在该值的键值对;是 则返回true */   
public boolean containsValue(Object value) {   
    // 若value为空,则调用containsNullValue() 
    if (value == null)
        return containsNullValue();  
    
    // 若value不为空,则遍历链表中的每个Entry,通过equals()比较values 判断是否存在
    Entry[] tab = table;
    for (int i = 0; i < tab.length ; i++)  
        for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)  
            if (value.equals(e.value)) 
                return true;//返回true 
    return false;  
}  
// value为空时调用的方法 
private boolean containsNullValue() {   
    Entry[] tab = table;  
    for (int i = 0; i < tab.length ; i++)  
        for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)  
            if (e.value == null)
                return true;  
    return false;  
}

扩容源码resize()

在扩容resize()过程中,在将旧数组上的数据 转移到 新数组上时,转移数据操作 = 按旧链表的正序遍历链表、在新链表的头部依次插入,即在转移数据、扩容后,容易出现链表逆序的情况。设重新计算存储位置后不变,即扩容前 = 1->2->3,扩容后 = 3->2->1.此时若(多线程)并发执行 put()操作,一旦出现扩容情况,则 容易出现 环形链表,从而在获取数据、遍历链表时 形成死循环(Infinite Loop),即 死锁的状态.

/** * 源码分析:resize(2 * table.length) * 作用:当容量不足时(容量 > 阈值),则扩容(扩到2倍) */ 
   void resize(int newCapacity) {   
    
    // 1. 保存旧数组(old table) 
    Entry[] oldTable = table;  

    // 2. 保存旧容量(old capacity ),即数组长度
    int oldCapacity = oldTable.length; 

    // 3. 若旧容量已经是系统默认最大容量了,那么将阈值设置成整型的最大值,退出 
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {   
        threshold = Integer.MAX_VALUE;  
        return;  
    }  
  
    // 4. 根据新容量(2倍容量)新建1个数组,即新table 
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];  

    // 5. (重点分析)将旧数组上的数据(键值对)转移到新table中,从而完成扩容 ->>分析1.1 
    transfer(newTable); 

    // 6. 新数组table引用到HashMap的table属性上
    table = newTable;  

    // 7. 重新设置阈值 
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); 
} 

 /** * 分析1.1:transfer(newTable); * 作用:将旧数组上的数据(键值对)转移到新table中,从而完成扩容 * 过程:按旧链表的正序遍历链表、在新链表的头部依次插入 */ 
void transfer(Entry[] newTable) { 
      // 1. src引用了旧数组
      Entry[] src = table; 

      // 2. 获取新数组的大小 = 获取新容量大小 
      int newCapacity = newTable.length;

      // 3. 通过遍历 旧数组,将旧数组上的数据(键值对)转移到新数组中
      for (int j = 0; j < src.length; j++) {  
          // 3.1 取得旧数组的每个元素 
          Entry<K,V> e = src[j];           
          if (e != null) { 
              // 3.2 释放旧数组的对象引用(for循环后,旧数组不再引用任何对象)
              src[j] = null; 
              do {  
                  // 3.3 遍历 以该数组元素为首 的链表
                  // 注:转移链表时,因是单链表,故要保存下1个结点,否则转移后链表会断开
                  Entry<K,V> next = e.next; 
                 // 3.3 重新计算每个元素的存储位置
                 int i = indexFor(e.hash, newCapacity); 
                 // 3.4 将元素放在数组上:采用单链表的头插入方式 = 在链表头上存放数据 = 将数组位置的原有数据放在后1个指针、将需放入的数据放到数组位置中
                 // 即 扩容后,可能出现逆序:按旧链表的正序遍历链表、在新链表的头部依次插入
                 e.next = newTable[i]; 
                 newTable[i] = e;  
                 // 访问下1个Entry链上的元素,如此不断循环,直到遍历完该链表上的所有节点
                 e = next;             
             } while (e != null);
             // 如此不断循环,直到遍历完数组上的所有数据元素
         }
     }
 }

分析参考文章

JDK1.8版本——HashMap

JDK1.8版本对HashMap进行了一些修改,与1.7版本最大的不同就是利用了红黑树,所以1.8版本的HashMap的组成是由数组+链表+红黑树组成。我们在查找的时候,根据hash值能够快速定位到数组的具体下标,但是之后去链表中查找具体的Entry结点必须要一个一个查找下去,整体的时间复杂度就为O(n)。为了降低时间复杂度,在Java8中,规定了当链表中的元素超过8个以后,就会将链表转换为红黑树,在这些位置进行查找的时候就可以降低时间复杂度度O(log(N))。
在这里插入图片描述

java1.8源码分析

继承体系和1.7版本完全相同

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable { 
    transient Node<K,V>[] table;
    transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
    transient int size;
    transient int modCount;
     int threshold;
     final float loadFactor;
    
    }

常量:

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
   static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
   static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
   static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
   static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
   static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

Node类

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { 
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { 
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        {  return key; }
        public final V getValue()      {  return value; }
        public final String toString() {  return key + "=" + value; }

        public final int hashCode() { 
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

        public final V setValue(V newValue) { 
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) { 
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) { 
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

hash值的计算

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

扩容代码

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;
    }

实现红黑树

final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) { 
        int n, index; Node<K,V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) { 
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do { 
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else { 
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

删除结点

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;
    }

哈希表解决Hash冲突

在这里插入图片描述

为什么HashMap具备下述特点:键-值(key-value)都允许为空、线程不安全、不保证有序、存储位置随时间变化

在这里插入图片描述

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