一起读源码之 — HashMap(jdk1.7)

废话不多说，直接进入主题：

首先我们从构造方法开始：

    public HashMap() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
        // 初始化加载因子（默认0.75f）
        this.loadFactor = loadFactor;
        // 初始化容器大小（默认16）
        threshold = initialCapacity;
        init();
    }
    // 可以看到jdk1.7中hashMap的init方法并没有创建hashMap的数组和Entry，
    // 而是移到了put方法里，后边会讲到
    void init() {
    }

最常用的put方法：

    public V put(K key, V value) {
        // 可以看到，初始化table是在首次put时开始的
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        // 对key为`null`的处理，进入到方法里可以看到直接将其hash置为0,并插入到了数组下标为0的位置
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        // 计算hash值
        int hash = hash(key);
        // 根据hash，查找到数组对应的下标
        int i = indexFor(hash, table.length);
        // 遍历数组第i个位置的链表
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            // 找到相同的key，并覆盖其value
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
    
        modCount++;
        // 在table[i]下的链表中没有找到相同的key，将entry加入到此链表
        // addEntry方法后边会再看一下
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

根据put方法的流程，我们进入到inflateTable方法看一下他的初始化代码：

    // 容量一定为2的n次方，比如设置size=10，则容量则为大于10的且为2的n次方=16
    // Find a power of 2 >= toSize
    int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
    
    // 计算扩容临界值：capacity * loadFactor，当size>=threshold时，触发扩容
    threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    // 初始化Entry数组
    table = new Entry[capacity];
    initHashSeedAsNeeded(capacity);

addEntry添加链表节点

能进入到addEntry方法，说明根据hash值计算出的数组下标冲突，但是key不一样

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        // 当数组的size >= 扩容阈值，触发扩容，size大小会在createEnty和removeEntry的时候改变
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            // 扩容到2倍大小，后边会跟进这个方法
            resize(2 * table.length);
            // 扩容后重新计算hash和index
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
        // 创建一个新的链表节点，点进去可以了解到是将新节点添加到了链表的头部
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

resize扩容

    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        // 创建2倍大小的新数组
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        // 将旧数组的链表转移到新数组，就是这个方法导致的hashMap不安全，等下我们进去看一眼
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        // 重新计算扩容阈值(容量*加载因子)
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

get方法

对于put方法，get方法就很简单了

    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        // 根据hash值找到对应的数组下标，并遍历其E
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

不安全的transfer方法

    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        // 遍历旧数组
        for (Entry<K,V> e : table) {
            // 遍历链表
            while(null != e) {
                Entry<K,V> next = e.next;
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                // 计算节点在新数组中的下标
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                // 将旧节点插入到新节点的头部
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

这里粗略的讲一下为什么transfer是不安全的

• 从上面的代码可以看出，从oldTable中遍历Entry是正序的，也就是a->b->c的顺序，而插入到新数组的时候是采用的头插法，也就是后插入的在首部，所以遍历之后结果为c->b->a;
• 此时正常逻辑是没有问题的，而当有多个线程同时进行扩容操作时就出现问题了，看下边的图

此时的状态为a线程创建了新数组，b线程也创建了新数组，同时b的cpu时间片用完进入等待阶段，

此时的状态为a线程完成了数组的扩容，退出了transfer方法，但是还没有执行下一句table = newTable;

b线程回来继续执行代码

Entry<K,V> next = e.next;
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;

结果如下：

b会继续执行循环代码，进入到死循环状态。

关于transfer不安全的问题，感兴趣的可以去看一下这篇文章老生常谈，HashMap的死循环。