本文主要有关HashMap1.8源码分析
原理和过程
1：HashMap的原理，内部数据结构如何？
底层使用哈希表(数组+链表)，当链表过长(其实是大于8)的时候会将链表转换成红黑树，以实现n log(n) 的查找，每一个节点Node包括key，value，Node,Next指针。
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2：具体过程
- 1：对 Key 求 Hash 值，然后再计算 下标。
- 2：如果没有碰撞，直接放入桶中，
- 3：如果碰撞了，以链表的方式链接到后面，
- 4：如果链表长度超过阀值（TREEIFY_THRESHOLD == 8），就把链表转成红黑树。
- 5：如果节点已经存在就替换旧值
- 6：如果桶满了（容量 * 加载因子），就需要 resize。
- i：在调用put方法的时候，底层直接调用的是putVal方法
源码分析
putAll()方法
putVal(hash(key), key, value, false, true);
hash(key) 方法
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
为什么不上直接返回key.hashCode()---这是由jvm决定的，就是key的地址；而是返回key的hashCode 该值的高16位与其低16位异或后的值呢
首先，h是32位的，而采用以后运算得到的0和1是均匀的，因为我们应该尽量使这个值不同，& | 运算都会偏向0或1，如下图所示
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putVal(.......)方法源码分析
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
// 其中Node就是K和V的一个节点，一个内部类
Node<K,V>[] tab;
//定义一个p节点
Node<K,V> p; int n, i;
//table是Node数组，其默认length为16 （2的n次幂，为什么要这样呢 有一定道理的，后面解释）
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//如果tab为空，或者长度为0，说明map中还没有存放value
n = (tab = resize()).length; //此时需要调用resize()方法扩容，这里是初始化，这个方法后面分析
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//说明这个位置为空，直接生成一个K和V的Node节点，插入即可
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//为什么 i = (n - 1) & hash呢 而不是直接 hash % n 呢
//假设n的值为16，-1的话为15 ： 000....001111
// hash : 1010....11010 //所以明显得到的值的范围为（0-15），和%运算一样，
//可效率明显&高哦，直接转为2进制了
//该位置有Node了，hash碰撞了，这时候有三种处理情况
//（1）key相同 ，直接替换为新的节点
//（2）key不同，用链表存储
//(3) key不同，用红黑树存储
else {
Node<K,V> e; K k;
//key相同，直接替换
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//红黑数方式存储（需要判断该节点是在左边还是右边，还要左旋和右旋进行调整）
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//链表，尾插法存储
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) { //判断p节点下一节点是否为空
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//链表转红黑树
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break; //这种情况会执行下面的if（e != null）
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) //这个threshold就是用下判断是否需要扩容的
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
问题
-
1：HashMap 中 hash 函数怎么是是实现的？
- 1：高 16bit 不变，低 16bit 和高 16bit 做了一个异或
- 2：(n - 1） & hash --> 得到下标
2：数组每个位置上的链表长度为什么要限制长度呢？
如果在某个位置上发生过多hash碰撞，在put的时候就会发生顺延，要从头到尾比遍历这个链表，
效率低 （put的时候是尾插法），所以在jdk1.8的时候长度超过8的时候就转为红黑树。
[图片上传失败...(image-dbe133-1551951086064)]3：怎么减少hash碰撞，尽可能的使数组位置都用到？
i = (n-1) & hash,所以是由n 和 hash控制的，显然我们能够操作的是hash，就是通过key的hashCode的高16位和低16异或。4：为什么n一定要是n的2次幂呢？
其实就是为了保证在计算i的时候，在&操作的时候，（n -1）获的每一位都为1，此时i的值才取决有hash。-
5：HashMap 怎样解决冲突，讲一下扩容过程，假如一个值在原数组中，现在移动了新数组，位置肯定改变了，那是什么定位到在这个值新数组中的位置（可看下面扩容源码分析解释）
- a：将新节点加到链表后，
- b：容量扩充为原来的两倍，然后对每个节点重新计算哈希值。
- c：这个值只可能在两个地方，一个是原下标的位置，另一种是在下标为 <原下标+原容量> 的位置。
6：几个参数意思
//数组默认的容量：1左移4位 16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//最大容量 2的30次幂
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//加载因子，用来乘以容量，算出一个判断扩容的数值
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//链表长度超过这个长度后转为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
扩容
扩容源码分析：双倍扩容(保证容量为2的n次幂)
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { //不能再扩容了
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // 扩容后，这个阈值也要翻倍
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
//oldCap = 0 ,这里就是初始化
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
//这个数值是干嘛的呢，就是用来判断什么时候开始对这个数组进行扩容，
// 容量*加载因子 < 容量
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); // 12
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //扩容数组
table = newTab;
//扩容之后，之前有的元素位置必须要调整，进行迁移
if (oldTab != null) {
//数组对应位置下面没元素 是链表 是红黑树
//开始循环遍历数组
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; //得到新的位置
else if (e instanceof TreeNode) //红黑树
((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) {
//e.hash & oldCap 对这个进行分析 加入oldCap = 16
//我们之前计算i的时候是通过 hash & oldCap -1 (15:01111);
//而在扩容的时候 用 hash & oldCap (16:10000)这个值与0 比较
//如果等于0 能说明什么呢 即hash的二级制的倒数第5位为0
//newCap = 32 新的 i = hash & 31 (11111) 会等于 hash & 15(01111)
//即在数组中的位置没变
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else { //不是为0 i的值会等于 之前的位置 + oldCap
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead; //巧妙把，不用重新算了
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead; //巧妙把，看while中的循环解释
}
}
}
}
}
return newTab;
}
