HashMap(1.8) 源码理解

目前正在研究HashMap 的源码，写点东西做记录，欢迎大家相互学习，也欢迎大佬进行指点。

• HashMap 静态变量
• HashMap 节点
• HashMap put 操作

HashMap 静态变量

/**
 * Map 默认的大小 16。
 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

/**
 * Map 的最大存储量。
 */
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

/**
 * Map 因子，CAPACITY * LOAD_FACTOR 用来决定何时需要扩容。
 * 为啥是0.75，有待考究，如果有大佬能解惑，希望不吝指教。
 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

/**
 * 确定转换为红黑树的阈值
 */
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

/**
 * 确定红黑树回退的阈值
 */
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

/**
 * 可以转换成红黑树的数组最小值
 */
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

HashMap 节点

Node 节点

HashMap 底层对于数据的存储实际上是以Node 节点（红黑树为TreeNode）的方式进行存储。我们进行put 操作的key-value 则是存入Node 节点中，可以说HashMap 底层的最小单位就是节点。

/**
 * Map 内部自己的hash 值计算方法
 */
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

/**
 * Map 实际的存储对象
 */
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    /**
     * hash 方法计算出的值
     */
    final int hash;
    /**
     * Map 存入的key
     */
    final K key;
    /**
     * Map 存入的value
     */
    V value;
    /**
     * 链表结构，hash 冲突且key 不同时存入
     */
    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;
    }
}

TreeNode 节点

当链表存储的过大，且满足转换成红黑树的条件时，链表会被转换成红黑树。此时节点会重新生成为TreeNode ,当然看源码我们可以知道，TreeNode 实际上还是继承的Node 节点。

/**
 * Map 红黑树节点
 */
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
    /**
    * 父节点
    */
    TreeNode<K,V> parent;  
    /**
    * 左节点
    */
    TreeNode<K,V> left;
    /**
    * 右节点
    */
    TreeNode<K,V> right;
    /**
    * 需要进一步研究红黑树算法
    */
    TreeNode<K,V> prev;   
    boolean red;
    TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
        super(hash, key, val, next);
    }

    /**
     * 返回红黑树的根节点
     */
    final TreeNode<K,V> root() {
        for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) {
            if ((p = r.parent) == null)
                return r;
            r = p;
        }
    }
    
    // 省略
    ...
}

HashMap put 操作

put 操作主要分为两种情况，hash 冲突和不冲突。

• hash 冲突

hash 冲突，即(n - 1) & hash定位到的数组坐标，已经有值存在。此时需要对key 值再进行判断，如果key 相同，则覆盖旧值；key 不同，则需要将节点放入链表尾部，或者若是红黑树节点，则放入红黑树中。

• hash 不冲突

hash 不冲突，则只需直接将节点放入数组中即可。

/**
 * Map 存放数据
 *
 * @param hash    map 自有算法((h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)，
 * key.hashCode()为key 类的hashCode 实现，如String 为s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]，n 为字符串长度，s[i] 为i 位置字符)
 * @param key    要存入map 的key
 * @param value    要存入map 的value
 * @param onlyIfAbsent 是否覆盖
 * @param evict
 * @return        如果覆盖，则为覆盖前的值
 */
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    //判断数组是否为空，如果为空则初始化数组
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    //判断当前位置是否有值
    //没值，则放入新Node(hash,key,value,Node next) 节点
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        //hash冲突，当前位置有值
        Node<K,V> e; K k;
        //判断这俩个key 是否一样
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            //一样，则把当前节点p 赋值给临时节点e
            e = p;
        //key 不一样，新节点需要放入链表，如果链表已转成红黑树，则放入红黑树中
        //判断节点是否为红黑树节点
        else if (p instanceof TreeNode)
            //红黑树节点，将新节点放入红黑树中
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            //链表
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                //定位到链表尾端
                if ((e = p.next) == null) {
                    //将新节点插入链表尾端
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //判断是否需要将链表转换成红黑树结构
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                //如果在链表中找到key 相同的，也就是说链表中已存在，则跳出
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                //遍历链表，呼应上文e = p.next
                p = e;
            }
        }
        //判断是否已存在
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            //判断是否需要覆盖
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                //覆盖值
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            //返回旧值
            return oldValue;
        }
    }
    //map 修改次数
    ++modCount;
    //判断Map 是否需要扩容 
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

未完待续。。。