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HashMap源碼分析(一):JDK源碼分析系列

wdzgege / 942人閱讀

摘要：當(dāng)一個值中要存儲到的時候會根據(jù)的值來計算出他的，通過哈希來確認(rèn)到數(shù)組的位置，如果發(fā)生哈希碰撞就以鏈表的形式存儲在源碼分析中解釋過，但是這樣如果鏈表過長來的話，會把這個鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹來存儲。

正文開始 注:JDK版本為1.8

HashMap1.8和1.8之前的源碼差別很大

目錄

簡介

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

類結(jié)構(gòu)

屬性

構(gòu)造方法

增加

刪除

修改

總結(jié)

1.HashMap簡介

HashMap基于哈希表的Map接口實現(xiàn)，是以key-value存儲形式存在。（除了不同步和允許使用 null 之外，HashMap 類與 Hashtable 大致相同。)

HashMap 的實現(xiàn)不是同步的，這意味著它不是線程安全的。它的key、value都可以為null。此外，HashMap中的映射不是有序的。在 JDK1.8 中，HashMap 是由 數(shù)組+鏈表+紅黑樹構(gòu)成，新增了紅黑樹作為底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜了，但是效率也變的更高效。

1.2 HashMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在 JDK1.8 中，HashMap 是由 數(shù)組+鏈表+紅黑樹構(gòu)成，新增了紅黑樹作為底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜了，但是效率也變的更高效。當(dāng)一個值中要存儲到Map的時候會根據(jù)Key的值來計算出他的

hash，通過哈希來確認(rèn)到數(shù)組的位置，如果發(fā)生哈希碰撞就以鏈表的形式存儲在Object源碼分析中解釋過，但是這樣如果鏈表過長來的話，HashMap會把這個鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹來存儲。

來看依一下HashMap的存儲結(jié)構(gòu)

但是這樣的話問題來了，HashMap為什么要使用紅黑樹呢，這樣結(jié)構(gòu)的話不是更麻煩了嗎？？

這個問題我也沒有想過，其實很多在看的時候只會在乎紅黑樹的實現(xiàn)而忽略到了為什么要使用的這個問題，我也是在寫本文的時候突發(fā)疑惑。參考了網(wǎng)上的例子，同時也解釋了為什么閥值為8：

因為Map中桶的元素初始化是鏈表保存的，其查找性能是O(n)，而樹結(jié)構(gòu)能將查找性能提升到O(log(n))。當(dāng)鏈表長度很小的時候，即使遍歷，速度也非常快，但是當(dāng)鏈表長度不斷變長，肯定會對查詢性能有一定的影響，所以才需要轉(zhuǎn)成樹。至于為什么閾值是8，我想，去源碼中找尋答案應(yīng)該是最可靠的途徑。
參考地址：https://dwz.cn/nPFXmXwJ
2.類結(jié)構(gòu)

我們來看一下類結(jié)構(gòu)

在閱讀源碼的時候一直有個問題很困惑就是HashMap已經(jīng)繼承了AbstractMap而AbstractMap類實現(xiàn)了Map接口，那為什么HashMap還要在實現(xiàn)Map接口呢？同樣在ArrayList中LinkedList中都是這種結(jié)構(gòu)。

據(jù) java 集合框架的創(chuàng)始人Josh Bloch描述，這樣的寫法是一個失誤。在java集合框架中，類似這樣的寫法很多，最開始寫java集合框架的時候，他認(rèn)為這樣寫，在某些地方可能是有價值的，直到他意識到錯了。顯然的，JDK的維護(hù)者，后來不認(rèn)為這個小小的失誤值得去修改，所以就這樣存在下來了。

Cloneable 空接口，表示可以克隆

Serializable 序列化

AbstractMap 提供Map實現(xiàn)接口

3.屬性

初始化容量(必須是二的n次冪)

集合最大容量(必須是二的冪)

負(fù)載因子，默認(rèn)的0.75

當(dāng)鏈表的值超過8則會轉(zhuǎn)紅黑樹(1.8新增)

當(dāng)鏈表的值小于6則會從紅黑樹轉(zhuǎn)回鏈表

當(dāng)Map里面的數(shù)量超過這個值時，表中的桶才能進(jìn)行樹形化 ，否則桶內(nèi)元素太多時會擴(kuò)容，而不是樹形化 為了避免進(jìn)行擴(kuò)容、樹形化選擇的沖突，這個值不能小于 4 * TREEIFY_THRESHOLD

table用來初始化(必須是二的n次冪)

用來存放緩存

HashMap中存儲的數(shù)量

用來記錄HashMap的修改次數(shù)

用來調(diào)整大小下一個容量的值計算方式為(容量*負(fù)載因子)

哈希表的加載因子

重點屬性

table 在JDK1.8中我們了解到HashMap是由數(shù)組加鏈表加紅黑樹來組成的結(jié)構(gòu)其中table就是HashMap中的數(shù)組

Size 為HashMap中K-V的實時數(shù)量

loadFactor 加載因子，是用來衡量 HashMap 滿的程度，計算HashMap的實時加載因子的方法為：size/capacity，而不是占用桶的數(shù)量去除以capacity。capacity 是桶的數(shù)量，也就是 table 的長度length。

threshold 計算公式：capacity * loadFactor。這個值是當(dāng)前已占用數(shù)組長度的最大值。過這個數(shù)目就重新resize(擴(kuò)容)，擴(kuò)容后的 HashMap 容量是之前容量的兩倍

4.構(gòu)造方法

開始看構(gòu)造方法。

4.1 HashMap()

構(gòu)造一個空的 HashMap ，默認(rèn)初始容量（16）和默認(rèn)負(fù)載因子（0.75）。

4.2 HashMap(int initialCapacity)

構(gòu)造一個空的 HashMap具有指定的初始容量和默認(rèn)負(fù)載因子（0.75）。

4.3 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

構(gòu)造一個空的 HashMap具有指定的初始容量和負(fù)載因子。我們來分析一下。

最后調(diào)用了tableSizeFor，來看一下方法實現(xiàn)：

5.增加

現(xiàn)在我們開始分析put()方法

我們可以看到put調(diào)用的是putVal來進(jìn)行數(shù)據(jù)插入，但是要注意到key在這里執(zhí)行了一下hash()方法,來看一下Hash方法是如何實現(xiàn)的。

從上面可以得知HashMap是支持Key為空的，而HashTable是直接用過Key來獲取HashCode所以key為空會拋異常其實上面就已經(jīng)解釋了為什么HashMap的長度為什么要是2的冪因為HashMap 使用的方法很巧妙，它通過 hash & (table.length -1)來得到該對象的保存位，前面說過 HashMap 底層數(shù)組的長度總是2的n次方，這是HashMap在速度上的優(yōu)化。當(dāng) length 總是2的n次方時，hash & (length-1)運算等價于對 length 取模，也就是 hash%length，但是&比%具有更高的效率。比如 n % 32 = n & (32 -1)。

現(xiàn)在看putVal()方法，看看它到底做了什么。

主要參數(shù)：

hash key的hash值

key 原始Key

value 要存放的值

onlyIfAbsent 如果true代表不更改現(xiàn)有的值

evict 如果為false表示table為創(chuàng)建狀態(tài)

完整源碼分析，放圖片的話會太長了，所以就截取了一下分為兩部。

暫時分析到添加 ，首發(fā)亂敲代碼公眾號

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