源码之HashMap构造函数底层分析

基于 1.8

HashMap在JDK1.8之前是由数组加链表组成的,其中数组是主体,链表则是为了解决哈希冲突存在的。

1.8之后HashMap的组成多了红黑树,当链表的长度超过8的时候,就会把链表转换成红黑树。加快了索引速度。

00 :构造函数

还从构造函数先看起,HashMap总共提供给我们了四个构造函数,分别为:

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {...}
public HashMap(int initialCapacity) {...}
public HashMap() {...}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {

先看无参构造

  • 无参构造

         /**
         * 当构造函数没有指定加载因子的大小时候,使用0.75
         */
        static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
      /**
         * HashTable的加载因子
         * @serial
         */
        final float loadFactor;
      /**
         * 使用默认的容量大小、初始的加载因子,构造一个空的HashMap。
          初始容量为16,初始的加载因子为0.75
         */
        public HashMap() {
            this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
        }
    

    无参构造就设置了下HashMap的加载因子为 0.75,其他啥也没干,加载因子后面会用来扩容使用,这里先不提。

    而且从这里我们还看不出来,保存HashMap数据的使用的是哪个数据结构。

  • 含参构造 - int

    /**
      根据指定的容量以及默认的0.75的加载因子构造一个空的HashMap
    */
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    

    小老板不谈了,这里直接调用了另一个构造方法。

  • 含参构造 - int , float

        /**
         * 最大容量
        */
        static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
        /**
         阈值 当实际大小(容量*填充因子)超过阈值时,会进行扩容
        **/
        int threshold;
      /**
         * 根据指定的容量大小和加载因子,构造一个空的HashMap
         */
        public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
            if (initialCapacity < 0) //初始容量不能为0
                throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                   initialCapacity);
            if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) //超过最大值,设为最大值
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) //判断加载因子是否合法,isNan是用来判断是不是非数
                throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                   loadFactor);
            this.loadFactor = loadFactor; //将加载因子设置成指定的值
            this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);//根据设置的容量大小计算出阈值,阈值计算方式如下函数
        }
      
      
        /**
         >>>表示无符号右移,也叫逻辑右移,即若该数为正,则高位补0,比如7的二进制是111,7>>>2表示右移2位,变成001,即为1
         查所传的参数是否为2的幂次方,且不能为负数(负数变为1),且不能超过常量MAXIMUM_CAPACITY(超过变为MAXIMUM_CAPACITY),如果不为2的幂次方,将其变为,比cap大的最小的2的幂次方的值;
         */
        static final int tableSizeFor(int cap) {
            int n = cap - 1;
            n |= n >>> 1;//现将n无符号右移1位,并将结果与右移前的n做按位或操作,结果赋给n
            n |= n >>> 2;
            n |= n >>> 4;
            n |= n >>> 8;
            n |= n >>> 16;
            //中间过程的目的就是使n的二进制数的低位全部变为1,比如10,11变为11; 100,101,110,111变为111;
            return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
        }
    

    这个构造函数都干了什么呢?传入数据正确性的判断我们就不讨论了,后面首先重新设置加载因子,然后根据用户传入的容量大小,设置阈值的大小,阈值设置为与容量大小距离最近且为2的幂次方的数。

  • 含参构造 - Map

        public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
            this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;//设置加载因子为 0.75
            putMapEntries(m, false);//看下面的解析
        }
    
    //存放元素的数组
    transient Node<K,V>[] table;
    
    //实现Map.putAll以及构造函数的功能,m为传入的要转换成HashMap的map,evict设置为false表示是构造时候使用,反之不是    
    final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
            int s = m.size();//m的大小
            if (s > 0) {
                if (table == null) { // table是不是初始化过
                    //将s除以负载因子+1可以得到HashMap所需的最大阈值
                    float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
                    //如果计算得到的最大阈值大于最大值,则将t赋值为最大值
                    int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                             (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
                    //如果t大于当前的临界值,重新根据t计算临界值
                    if (t > threshold)
                        threshold = tableSizeFor(t);
                }
                //已经初始化过,并且s内的个数已经大于了阈值,进行扩容
                else if (s > threshold)
                    resize();
                //将m中的所有元素都添加到Hashmap中
                for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
                    K key = e.getKey();
                    V value = e.getValue();
                    putVal(hash(key), key, value, false, evict);
               }
            }
        }
    

构造函数我们看完了,主要就是容量、加载因子、临界值的设定。那到底是谁存储的的元素,谁设置的默认容量呢,如下是其他相关的变量定义。

    /**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    //存放元素的数组
    transient Node<K,V>[] table;
    //存放具体元素
    transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

构造函数中还出现了重要的方法resize,我们到扩容的时候再解析。

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