[源码分析]HashMap源码分析
程序员文章站
2022-06-04 19:23:34
...
工具 ：
Inteliji Idea
1. AbstractMap
打开HashMap，你就会发现原来HashMap继承的AbstractMap类，那我们就先来分析下，AbstractMap这个类到底有什么？
下面就是AbstractMap源代码
public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {
// 获取一个EntrySet，方法是抽象的
public abstract Set<Entry<K,V>> entrySet();
protected AbstractMap() {
}
// 获取这个EntrySet的大小，也就是HashMap的大小
public int size() {
return entrySet().size();
}
// 判断hashmap是否为空，判断方法仅判断entrySet的大小
public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
// 判断hashmap中是否含有value值，循环所有Entry，获取Entry的value
// 如果存在相同的值，则返回true
public boolean containsValue(Object value) {
Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
if (value==null) {
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (e.getValue()==null)
return true;
}
} else {
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (value.equals(e.getValue()))
return true;
}
}
return false;
}
// 判断hashmap是否存在key，方法和containsValue循环类似。
// 这里注意下，源码中对key和null进行判断，可以返回true，说明hashmap的key可以为null
public boolean containsKey(Object key) {
Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
if (key==null) {
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (e.getKey()==null)
return true;
}
} else {
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (key.equals(e.getKey()))
return true;
}
}
return false;
}
// 获取key对应的值，同样也是循环Entryset，如果与key相同，则将值返回
public V get(Object key) {
Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
if (key==null) {
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (e.getKey()==null)
return e.getValue();
}
} else {
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (key.equals(e.getKey()))
return e.getValue();
}
}
return null;
}
// 看到这块，我慌了，我记得hashmap是有put方法的，为什么这个直接抛出异常。。
// 看了下这个异常的代码，其实这个错误是说构造函数无详细信息。
// 也就是说，对于AbstractMap类来说，是不能put的
public V put(K key, V value) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
// 根据key删除对应的entry
// 处理步骤，首先循环找到key对应的Entry，然后复制给oldValue， 并指定成 null
// 所以在网上看到好多说，大量使用hashmap会产生内存泄露，这也是其中一个原因吧。
public V remove(Object key) {
Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
Entry<K,V> correctEntry = null;
if (key==null) {
while (correctEntry==null && i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (e.getKey()==null)
correctEntry = e;
}
} else {
while (correctEntry==null && i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
if (key.equals(e.getKey()))
correctEntry = e;
}
}
V oldValue = null;
if (correctEntry !=null) {
oldValue = correctEntry.getValue();
i.remove();
}
return oldValue;
}
// 将整个Map的值，循环将传入的map
// 很奇怪吧，put是会抛出异常的
// 官方注解做了个解释，如果实现类未对put进行支持，那么复制后的map只能是一个空的map
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
put(e.getKey(), e.getValue());
}
// 清空所有的值
public void clear() {
entrySet().clear();
}
//keyset values
transient volatile Set<K> keySet;
transient volatile Collection<V> values;
// 判断是否创建了keyset 和 values ，如果不存在则创建。
public Set<K> keySet() {
if (keySet == null) {
keySet = new AbstractSet<K>() {
public Iterator<K> iterator() {
return new Iterator<K>() {
private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
public boolean hasNext() {
return i.hasNext();
}
public K next() {
return i.next().getKey();
}
public void remove() {
i.remove();
}
};
}
public int size() {
return AbstractMap.this.size();
}
public boolean isEmpty() {
return AbstractMap.this.isEmpty();
}
public void clear() {
AbstractMap.this.clear();
}
public boolean contains(Object k) {
return AbstractMap.this.containsKey(k);
}
};
}
return keySet;
}
public Collection<V> values() {
if (values == null) {
values = new AbstractCollection<V>() {
public Iterator<V> iterator() {
return new Iterator<V>() {
private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
public boolean hasNext() {
return i.hasNext();
}
public V next() {
return i.next().getValue();
}
public void remove() {
i.remove();
}
};
}
public int size() {
return AbstractMap.this.size();
}
public boolean isEmpty() {
return AbstractMap.this.isEmpty();
}
public void clear() {
AbstractMap.this.clear();
}
public boolean contains(Object v) {
return AbstractMap.this.containsValue(v);
}
};
}
return values;
}
// 判断是否相等，这个基本功，应该能看懂
public boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (!(o instanceof Map))
return false;
Map<?,?> m = (Map<?,?>) o;
if (m.size() != size())
return false;
try {
Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
while (i.hasNext()) {
Entry<K,V> e = i.next();
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
if (value == null) {
if (!(m.get(key)==null && m.containsKey(key)))
return false;
} else {
if (!value.equals(m.get(key)))
return false;
}
}
} catch (ClassCastException unused) {
return false;
} catch (NullPointerException unused) {
return false;
}
return true;
}
// Object的方法，至于为什么实现这个，我还是说一下吧
// 首先 hashcode 是用于判断是否相等的，很多人会问有equals为什么用hashcode，而且也没见过这样用的，是的
// 一般来说，equals 是给开发者用来判断两个对象是否相等
// hashcode可以简单的理解为对象的一个码，hashmap 在实现的过程中key 是不可以重复的
// 所以如果两个对象的hashcode相等，那说明这个key就重复了
public int hashCode() {
int h = 0;
Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
while (i.hasNext())
h += i.next().hashCode();
return h;
}
public String toString() {
Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
if (! i.hasNext())
return "{}";
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append('{');
for (;;) {
Entry<K,V> e = i.next();
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
sb.append(key == this ? "(this Map)" : key);
sb.append('=');
sb.append(value == this ? "(this Map)" : value);
if (! i.hasNext())
return sb.append('}').toString();
sb.append(',').append(' ');
}
}
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
AbstractMap<?,?> result = (AbstractMap<?,?>)super.clone();
result.keySet = null;
result.values = null;
return result;
}
private static boolean eq(Object o1, Object o2) {
return o1 == null ? o2 == null : o1.equals(o2);
}
public static class SimpleEntry<K,V> implements Entry<K,V>, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = -8499721149061103585L;
private final K key;
private V value;
public SimpleEntry(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public SimpleEntry(Entry<? extends K, ? extends V> entry) {
this.key = entry.getKey();
this.value = entry.getValue();
}
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public V setValue(V value) {
V oldValue = this.value;
this.value = value;
return oldValue;
}
public boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
return eq(key, e.getKey()) && eq(value, e.getValue());
}
public int hashCode() {
return (key == null ? 0 : key.hashCode()) ^
(value == null ? 0 : value.hashCode());
}
public String toString() {
return key + "=" + value;
}
}
// 这里实现了一个Entry对象
public static class SimpleImmutableEntry<K,V> implements Entry<K,V>, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 7138329143949025153L;
private final K key;
private final V value;
public SimpleImmutableEntry(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public SimpleImmutableEntry(Entry<? extends K, ? extends V> entry) {
this.key = entry.getKey();
this.value = entry.getValue();
}
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public V setValue(V value) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
return eq(key, e.getKey()) && eq(value, e.getValue());
}
public int hashCode() {
return (key == null ? 0 : key.hashCode()) ^
(value == null ? 0 : value.hashCode());
}
public String toString() {
return key + "=" + value;
}
}
}
2. HashMap分析
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;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
initialCapacity - 初始容量 loadFactor - 装载因子 构造函数中 putMapEntries 方法
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
// 需要复制的原数组大小
int s = m.size();
// 如果原数组不是空的，我们才会进行复制
if (s > 0) {
// hashmap中的存储结构是table
// table的定义 transient Node<K,V>[] table;
if (table == null) {
// 计算下次重新初始化的table大小
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ? (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
// 判断如果当前重新生成table大小小于当前的map则直接重新生成table
} else if (s > threshold)
resize();
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);
}
}
}
tableSizeFor 方法 这个方法设计用来，保证容量是2的倍数。不知道为什么这么设计，感觉这块只是为了浪费空间....
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;
}
resize 方法【初始化和扩容都走这个方法】
final Node<K,V>[] resize() {
// 将旧的table复制给oldTab
Node<K,V>[] oldTab = table;
// 获取旧的table的长度
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
// 获取旧的table的阈值
int oldThr = threshold;
// 初始化新的table的长度和阈值
int newCap, newThr = 0;
// 判断旧的table对象是否为空
if (oldCap > 0) {
// 如果旧的table已经到达极限，则不能继续扩容了，直接返回原对象（最大长度 1 << 30）
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
// 判断 旧的table大小的2倍，如果还在默认值 和 最大值之间，则将阈值设置成当前阈值的2倍
} else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
// 如果旧的table长度为0，但是阈值已经设置（new hashmap（）但是没有初始化的情况）新的table长度就是阈值大小
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
// 其他情况 则默认设置
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
// 阈值则是 装载因子 和 初始容量的积
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 如果新的阈值为0 ，那么重新分配阈值
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
// 将新的阈值设置给threshold
threshold = newThr;
// 下面就开始初始化table了
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 将旧的table中的东西，复制到新的对象中
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;
}
putVal (map中的put方法给)
// 这个方法就是hashmap的put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;
// 判断如果 table 长度为空 直接调用resize方法
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 在hash表中获取位置，如果该位置是空的，直接添加Node
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
// 如果hash表中的位置存在Node 比较 hash key
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 如果不是同一个key ，那么在当前的节点向后延伸（这块是链表结构）
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
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为HashMap的一个实例变量，并且被声明为volatile
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
下面说一下hashmap的一些机制
Fail-Fast机制
modCount为HashMap的一个实例变量，并且被声明为volatile，表示任何线程都可以看到该变量被其它线程修改的结果（根据JVM内存模型的优化，每一个线程都会存一份自己的工作内存，此工作内存的内容与本地内存并非时时刻刻都同步，因此可能会出现线程间的修改不可见的问题） 。使用Iterator开始迭代时，会将modCount的赋值给expectedModCount，在迭代过程中，通过每次比较两者是否相等来判断HashMap是否在内部或被其它线程修改。HashMap的大多数修改方法都会改ModCount
使用方法
Entry<K,V> nextEntry() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
好了，hashmap源码分析到此为止，如有意见请联系我，或者留言
还有以下参考资料提供给大家
转载于:https://my.oschina.net/ifaxin/blog/706189
上一篇： HashMap 源码分析
下一篇： 本地svn简单配置