目錄
1 HashMap數據結構
HashMap底層是通過數組和單向鏈表來實現的。HashMap底層是一個數組，數組的每一項又是一個鏈表節點或者紅黑樹(jdk1.8)，如圖所示
2 構造函數
這裏看一個參數比較完整的構造函數
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);
}
initialCapacity：初始容量
loadFactor：負載因子，默認0.75
threshold：初始化table的時候數組大小。計算值是剛剛超過initialCapacity的2的n次冪
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
感興趣的話可以瞭解一下移位運算。數組大小是2的n次冪可以減小哈希碰撞，具體原因下文解釋
3 put方法
首先看方法入口
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
首先是計算key的hash()
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
hashcode是int類型32位，這裏讓高位和低位做異或運算使得重新生成的hash更具有隨機性
putVal核心方法
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
// 擴容
n = (tab = resize()).length;
// (n - 1) & hash,計算存放數組下標
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 如果待插入位置node的key和需要插入的key一致則覆蓋
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
// 紅黑樹插入
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
// 遍歷到鏈表尾部添加元素
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 鏈表長度爲8的時候嘗試轉紅黑樹
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;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
// 元素個數超過閾值(table數組大小*負載因子)則進行擴容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
這裏說一下計算存放數組下標的方法：i = (n - 1) & hash
首先說明這裏是進行按位與運算而不是對數組長度取模，原因是對於計算機來說位運算比取模運算要快
選擇與運算的原因：與運算的結果是小於等於參與運算的較小元素。如果採用或運算則計算結果有可能數組越界
爲什麼table數組長度要是2的n次冪：讓table中每個位置都可以存放到元素。數組下標是0到n-1，只有n是2的n次冪的時候，n-1的二進制每一位都是1，這樣可以儘可能的填滿整個table。如果n不是2的n次冪，則n-1的二進制存在位數爲0的情況，則與運算後該位置還是0，所以該位置爲1的table位置存放不了元素。比如n=15，n-1=14，14的二進制結果是1110，則1001，1011，1101這三個數組下標即9，11，13存放不了數據
4 鏈表和紅黑樹互相轉換
鏈表->紅黑樹：鏈表長度>=8的時候嘗試轉成紅黑樹，TREEIFY_THRESHOLD默認值爲8。如果table大小>=64開始真正的轉紅黑樹
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)
// 如果table數組長度<64則擴容
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
// 如果table數組長度>=64則轉紅黑樹
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);
}
}
紅黑樹->鏈表
hashmap中有兩個地方會把紅黑樹轉成鏈表
- remove元素
這裏是remove元素其中的一段代碼，通過紅黑樹根節點及其子節點是否爲空來判斷是否轉紅黑樹
if (root == null || root.right == null ||
(rl = root.left) == null || rl.left == null) {
tab[index] = first.untreeify(map); // too small
return;
}
- resize方法
resize方法會對紅黑樹進行拆分(split)，拆分方法有轉鏈表操作
if (hiHead != null) {
if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
// 紅黑樹節點個數<=6時轉換成鏈表
tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
else {
tab[index + bit] = hiHead;
if (loHead != null)
hiHead.treeify(tab);
}
}
5 hashmap擴容
當元素個數超過table數組大小*負載因子的時候開始擴容。每次擴容後table容量變爲原來的2倍