一，HashTable
哈希表，它相比于hashMap结构简单点，它没有涉及红黑树，直接使用链表的方式解决哈希冲突。
我们看它的字段，和hashMap差不多，使用table存放元素
private transient Entry<?,?>[] table;
private transient int count;
private int threshold;
private float loadFactor;
private transient int modCount = 0;它没有常量字段，默认值是在构造方法里面直接体现的，我们看一下无参构造：
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}1.get()方法
根据key获得value
public synchronized V get(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
//计算下标
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
//遍历查找，e=e.next
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return (V)e.value;
}
}
return null;
}2.put()方法
与get()方法类似，也是遍历table，然后调用addEntry()实现添加。
public synchronized V put(K key, V value) {
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
//如果已经存在，则覆盖，返回老的值
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
//不存在，直接添加
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}addEntry()
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
modCount++;
Entry<?,?> tab[] = table;
if (count >= threshold) { //大小超过阈值，要扩容
// Rehash the table if the threshold is exceeded
rehash();
tab = table;
hash = key.hashCode();
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
//添加
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
count++;
}注意这里的手法，直接将新来的节点，放到头部，这样就可以不管后面是否存在节点，都不会出现问题
protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}二，HashMap
1.常量字段介绍
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 2的四次方，初始化默认的容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; 最大的容量值
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; //容量 负载因子，
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; //链表转换为数的阈值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; //树转坏为链表的阈值
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; //桶中的数据采用红黑树存储时，整个table的最小容量字段：
transient Node<K,V>[] table; //存储主干，节点数组
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
transient int size; //元素数量
transient int modCount; //修改次数
//The next size value at which to resize (capacity * load factor).
int threshold; //下一次扩容的大小，
final float loadFactor; //负载因子2.构造函数
2.1常用的无参构造：
默认构造方法，就直接给负载因子赋值，其他没有操作，其他字段都是默认的。
// Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial
// capacity (16) and the default load factor (0.75).
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}2.2带初始化容器大小，和负载因子的构造方法：
首先要判断传入参数的正确性，然后赋值。
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);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}2.3带集合的构造方法：
传入一个Map集合，调用put方法进行初始化。
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}从上面的代码中可以看到，在构造方法中并没有初始化table，具体的table初始化是在put操作上进行的。
3.添加
3.1 put()
是一个入口方法，实际调用的是putVal()方法，其中通过hash()方法计算了key对应的 值
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
//异或运算，保证存储位置尽量均匀分布。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}具体的putVal()方法，内容很长
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //变量初始化，n表示table的长度
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) //容器初始化
n = (tab = resize()).length; //通过resize()方法获取分配空间。
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) //如果新的位置是空的，则直接放入，否者要解决冲突
tab[i] = newNode(hash, key, value, null); //将value封装成新的node
else { //解决冲突
Node<K,V> e; K k;
// 注意p的赋值在 第二个if里面，它表示的是冲突位置所存放的节点。如果新传入的节点和当前node的hash和key相同，则下面再处理
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode) //基于红黑树的插入
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else { //基于链表的插入
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//更新当前传入的值到当前node中。返回之前的oldValue
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount; //修改次数+1，
if (++size > threshold) //空间大小，如果超过了阈值，要扩容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}其中涉及的重点方法：resize()方法，返回新分配的空间。
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;//获取老的table空间
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //获取老的容量
int oldThr = threshold; //获取老的阈值
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
} //扩容两倍
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，构造函数指定了阈值
newCap = oldThr;
else { // 第一次初始化 oldCap=0,oldThr=0
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; //默认大小，16
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); //默认计算方法，16*0.75,12
}
if (newThr == 0) { //初始化阈值
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr; //将新计算出来的值，赋值
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //重新分配空间。
table = newTab; //扩容后的空间赋值（此时，空间还是空的）
if (oldTab != null) { //如果老的空间，不是空的，那么需要元素转移
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { //遍历进行转移
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) { //将元数取出来
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;
}4.Node结构
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash; //节点的hash值
final K key; //存入的key值
V value; //存放的值
Node<K,V> next; //下一个节点
....
}注意hashMap和LinkedList的区别，后者是双向的，而hashMap中的Node是单向的。
5.get()操作
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; //代码内容在这里
}调用getNode()方法，计算hash(key)值，通过Hash来获得node
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
//第一个 检测数组中的hash定位获得第一个Node
if (first.hash == hash &&((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
//第一个不是，那么就是后续节点中，可能是链表形式，可能是红黑树
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode) //如果是红黑树，通过getTreeNode()方法获得
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
//链表形式，直接循环遍历获得。
do {
if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}链表形式的获取比较简单，红黑树的获得，我们放在下面红黑树单独进行介绍。
三，TreeMap
TreeMap和之前的两个map就不同了，它没有使用哈希表，而是直接使用红黑树解决，它的字段只保存了根节点
private final Comparator<? super K> comparator; //排序比较器
private transient Entry<K,V> root; //根节点
private transient int size = 0;
private transient int modCount = 0;1.get()
public V get(Object key) {
Entry<K,V> p = getEntry(key);
return (p==null ? null : p.value);
}getEntry()
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
// Offload comparator-based version for sake of performance
if (comparator != null)
return getEntryUsingComparator(key);
if (key == null)
throw new NullPointerException();
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
Entry<K,V> p = root;
while (p != null) {
int cmp = k.compareTo(p.key);
//左右分流
if (cmp < 0)
p = p.left;
else if (cmp > 0)
p = p.right;
else
return p;
}
return null;
}2.put() 涉及红黑树的操作，所以代码比较长
public V put(K key, V value) {
Entry<K,V> t = root;
if (t == null) {
compare(key, key); // type (and possibly null) check
root = new Entry<>(key, value, null);
size = 1;
modCount++;
return null;
}
int cmp;
Entry<K,V> parent;
// split comparator and comparable paths
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if (cpr != null) {
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
else {
if (key == null)
throw new NullPointerException();
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
if (cmp < 0)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
return null;
}3.remove()
public V remove(Object key) {
Entry<K,V> p = getEntry(key);
if (p == null)
return null;
V oldValue = p.value;
deleteEntry(p); //实际方法
return oldValue;
}总结：
HashMap表现得更像TreeMap和HashTable的结合体。
最后
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