# 基于JDK1.8的HashMap分析

Java基础

2019-6-2

HashMap的强大功能，相信大家都了解一二。之前看过HashMap的源代码，都是基于JDK1.6的，并且知其然不知其所以然，现在趁着寒假有时间，温故而知新。文章大概有以下几个方面：

• HashMap的数据结构
• put方法
• get方法

## （一）HashMap的底层数据结构

``` 1 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
2         final int hash;
3         final K key;
4         V value;
5         Node<K,V> next;
6
7         Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
8             this.hash = hash;
9             this.key = key;
10             this.value = value;
11             this.next = next;
12         }
13
14         public final K getKey()        { return key; }
15         public final V getValue()      { return value; }
16         public final String toString() { return key + "=" + value; }
17
18        //hashCode等其他代码
19     }``` 1 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>

## (二)HashMap的put方法

put 方法的源码分析是本篇的一个重点，因为通过该方法我们可以窥探到 HashMap 在内部是如何进行数据存储的，所谓的数组+链表+红黑树的存储结构是如何形成的，又是在何种情况下将链表转换成红黑树来优化性能的。带着一系列的疑问，我们看这个 put 方法：

```1     public V put(K key, V value) {
2         return putVal(hash(key), key, value, false, true);
3     }```

```1 static final int hash(Object key) {
2         int h;
3         return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
4 }``` ``` 1 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
2     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
3     //如果 table 还未被初始化，那么初始化它
4     if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
5         n = (tab = resize()).length;
6     //根据键的 hash 值找到该键对应到数组中存储的索引
7     //如果为 null，那么说明此索引位置并没有被占用
8     if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
9         tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
10     //不为 null，说明此处已经被占用，只需要将构建一个节点插入到这个链表的尾部即可
11     else {
12         Node<K,V> e; K k;
13         //当前结点和将要插入的结点的 hash 和 key 相同，说明这是一次修改操作
14         if (p.hash == hash &&
15             ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
16             e = p;
17         //如果 p 这个头结点是红黑树结点的话，以红黑树的插入形式进行插入
18         else if (p instanceof TreeNode)
19             e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
20         //遍历此条链表，将构建一个节点插入到该链表的尾部
21         else {
22             for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
23                 if ((e = p.next) == null) {
24                     p.next = newNode(hash, key, value, null);
25                     //如果插入后链表长度大于等于 8 ，将链表裂变成红黑树
26                     if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
27                         treeifyBin(tab, hash);
28                     break;
29                 }
30                 //遍历的过程中，如果发现与某个结点的 hash和key，这依然是一次修改操作
31                 if (e.hash == hash &&
32                     ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
33                     break;
34                 p = e;
35             }
36         }
37         //e 不是 null，说明当前的 put 操作是一次修改操作并且e指向的就是需要被修改的结点
38         if (e != null) {
39             V oldValue = e.value;
40             if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
41                 e.value = value;
42             afterNodeAccess(e);
43             return oldValue;
44         }
45     }
46     ++modCount;
47     //如果添加后，数组容量达到阈值，进行扩容
48     if (++size > threshold)
49         resize();
50     afterNodeInsertion(evict);
51     return null;
52 }```

注释已经很清楚了，我想说下这个初始化的问题

```//如果 table 还未被初始化，那么初始化它
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;```

``` 1 //第一部分
2 final Node<K,V>[] resize() {
3         Node<K,V>[] oldTab = table;
4         //拿到旧数组的长度
5         int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
6         int oldThr = threshold;
7         int newCap, newThr = 0;
8         //说明旧数组已经被初始化完成了，此处需要给旧数组扩容
9         if (oldCap > 0) {
10             //极限的限定，达到容量限定的极限将不再扩容
11             if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
12                 threshold = Integer.MAX_VALUE;
13                 return oldTab;
14             }
15             //未达到极限，将数组容量扩大两倍，阈值也扩大两倍
16             else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
17                      oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
18                 newThr = oldThr << 1;
19         }
20         //数组未初始化，但阈值不为 0，为什么不为 0 ？
21         //上述提到 jdk 大神偷懒的事情就指的这，构造函数根据传入的容量打造了一个合适的数组容量暂存在阈值中
22         //这里直接使用
23         else if (oldThr > 0)
24             newCap = oldThr;
25         //数组未初始化并且阈值也为0，说明一切都以默认值进行构造
26         else {
27             newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
28             newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
29         }
30         //这里也是在他偷懒的后续弥补
31         //newCap = oldThr 之后并没有计算阈值，所以 newThr = 0
32         if (newThr == 0) {
33             float ft = (float)newCap * loadFactor;
34             newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
35                       (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
36         }
37         threshold = newThr;
38 //根据新的容量初始化一个数组
39 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
40 table = newTab;
41 //旧数组不为 null，这次的 resize 是一次扩容行为
42 if (oldTab != null) {
43     //将旧数组中的每个节点位置相对静止地拷贝值新数组中
44     for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
45         Node<K,V> e;
46         //获取头结点
47         if ((e = oldTab[j]) != null) {
48             oldTab[j] = null;
49             //说明链表或者红黑树只有一个头结点，转移至新表
50             if (e.next == null)
51                 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
52             //如果 e 是红黑树结点，红黑树分裂，转移至新表
53             else if (e instanceof TreeNode)
54                 ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
55             //这部分是将链表中的各个节点原序地转移至新表中
56             else {
57                 Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
58                 Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
59                 Node<K,V> next;
60                 do {
61                     next = e.next;
62                     if ((e.hash & oldCap) == 0) {
63                         if (loTail == null)
64                             loHead = e;
65                         else
66                             loTail.next = e;
67                         loTail = e;
68                     }
69                     else {
70                         if (hiTail == null)
71                             hiHead = e;
72                         else
73                             hiTail.next = e;
74                         hiTail = e;
75                     }
76                 } while ((e = next) != null);
77                 if (loTail != null) {
78                     loTail.next = null;
79                     newTab[j] = loHead;
80                 }
81                 if (hiTail != null) {
82                     hiTail.next = null;
83                 newTab[j + oldCap] = hiHead;
84                 }
85             }
86         }
87     }
88 }
89 //不论你是扩容还是初始化，都可以返回 newTab
90 return newTab;```

JDK大神真的是太厉害了，膜拜啊膜拜。

`1 if ((e.hash & oldCap) == 0)`

ps. 我其实看的时候有一个疑问。为何不把冲突的全部放到扩容的另外一半呢。这也许就是JDK1.8的新特性吧

## (三)HashMap的get方法

```public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
//直接调用了getNode()
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}```
``` 1 final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
2     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
3     //先判断数组是否为空，长度是否大于0，那个node节点是否存在
4     if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
5         (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
6         //如果找到，直接返回
7         if (first.hash == hash && // always check first node
8             ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
9             return first;
10         if ((e = first.next) != null) {
11             //如果是红黑树，去红黑树找
12             if (first instanceof TreeNode)
13                 return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
14             //链表找
15             do {
16                 if (e.hash == hash &&
17                     ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
18                     return e;
19             } while ((e = e.next) != null);
20         }
21     }
22     return null;
23 }```

## 总结： 收藏
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