HashMap源码解读-(1)

类继承关系图

先牛刀小试，导出jdk的util包目录下类图：

HashMap

看一个类，关注两个东西：属性 & 方法。^_^，有点废话的成分。

属性：

//这里已经有了说明，初始化的容量大小是16，这里用位移运算，速度更快。左移一=乘2，2位=乘4，计算机是二进制编码，所以通过位移速度更快。
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16


static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

//默认的负债因子，是0.75。用来衡量容器的满的程度，理论上是size/capacity。
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

//链表转树的阀值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

//红黑树转换链表的阀值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

//红黑树的最小容量，4 * TREEIFY_THRESHOLD at least
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

//The next size value at which to resize (capacity * load factor).
int threshold;

HashMap的构造函数

基本上是为了初始化容量，还有负载因子。然后计算下次resize的阈值。看上面的计算结果是capacity和loadfactor的乘积。

看下核心的构造函数：

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;
        //Returns a power of two size for the given target capacity.
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

HashMap方法

• put方法
  调用的是putVal方法
  很有意思的几点记录下：
  1、往数组里放东西，不是顺序放的，具体看【2】

//hash是调用的Object.hashCode()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;
        //【1】这里基本是初始化一个tab数组。这里会调用到resize方法。
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            //这里基本就是不断左移一位了，每次扩容就是新建一个tab[],把旧的往新的里面循环copy进去。
            n = (tab = resize()).length;
        //【2】这个方法很牛逼，个人觉得很不错，没吃随机取逻辑与一个hash。没吃都是介于0～n之间的一个数，所以对于往tab[] 里放数据，并不是顺序放置的。这个很有意思。
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {//这里就是hash冲突了，碰撞了，该位置有东西了，怎么办？接着往下看呗^_^
            //临时变量
            Node<K,V> e; K k;
            //如果存在了，那么如果hash值一样，且key也相同，就是直接指向这个新的节点了，也就是日常说的更新hashMap的值。
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //【3】如果是TreeNode。。。麻烦了，就行putTreeVal
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                //否则，就开始处理hash冲突，循环p这个节点的链表，依次找到链表尾部。
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    //这里找到尾节点了
                    if ((e = p.next) == null) {
                        //直接挂到节点上。
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //这里判断是否要转红黑树了。
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    //这里如果是相同的节点，直接退出了
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;//这个就是链表的循环，next()的效果。继续指向下一个节点。
                }
            }
            //这里就是赋值，判断是否有onlyIfAbsent属性等。到了结尾了。
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        //判断下是否需要扩容。
        if (++size > threshold)
            resize();
        //这个方法每个基层类里自己实现。
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

【1】resize方法，单独看下：
这里基本是是复制一个数组，然后循环把原来老数组里的copy到这个新的数组里。

final Node<K,V>[] resize() {
        //临时变量赋值
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        //容量，如果是初始化的就是0，否则就是老的数组容量
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        //当前的扩容阈值
        int oldThr = threshold;
        //新的容量和扩容阈值都是初始化为0
        int newCap, newThr = 0;
        //这个map是有东西的，进入到这个流程里处理
        if (oldCap > 0) {
            //如果超过最大，基本不可能，跳过。
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //这里位移左一位，=oldcap * 2。
            //所以newCap和newThr都是double了下。
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        //这种情况，就是oldCap=0的情况。重新定义下newCap
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            //这里基本就印证了这几个变量的计算方式。
            //threshold = loadFactor * capacity。
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        //到这里就定义好：The next size value at which to resize ^_^
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        //这里基本定义好一个新的数组，大小是newCap
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        //table重新指向这个新定义的。
        table = newTab;
        //如下就是在逐个复制oldTab到新的newTab里，最后返回newTab
        if (oldTab != null) {
            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;
                    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;
    }

【2】(n - 1) & hash 返回0～n之间的一个数字。

阶段总结

读到这里，基本总结下几点：
1、HashMap是不安全的，因为没有看到任何安全措施。哈哈哈^_^
2、HashMap扩容的机制是左位移1位，然后把老的数组依次copy进去。链表结构不变。
3、HashMap在put的时候，数组是随机的，不是按照顺序的放的。
4、HashMap在put的时候，hash碰撞并非比较的是hash,通过(n-1) & hash，获取到一个小于n的位置，然后看这个位置是否有东西，如果没，就直接放，如果有，就遍历链表，看放到链表的结尾。在此过程中，判断是否要链表转红黑树。
5、执行完了后，判断是否需要扩容，再调用resize方法。
6、在JDK1.8的实现中，优化了高位运算的算法，通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在数组table的length比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销。

好了，到了这里，基本核心的put思想就结束了，剩下的一些方法都比较简单，无外乎就是遍历获取，或者删除等，大家自行取研究下。

这里提一嘴：HashTable相对来说比较简单，方法前面都有synchronized。同步是安全的。后续会进一步对源码做下解析。