HashMap底层实现源码解析

在JDK7版本中

结构：数组+链表

1. 实例化 new HashMap() 此时创建了长度为16的Entry[ ] 数组

transient Entry<K,V>[] table;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
int threshold; 
//第一步
public HashMap() {
 		//传入默认容量16和负载因子0.75
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
//第二步 有参构造被调用
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);

        //------这里指如果直接调用有参构造，传入的容量低于16，会自动提升到16，即最小储存数组容量是16-----   
        //new HashMap(12，0.75)---->12在这里会被提到16
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;
        this.loadFactor = loadFactor;
        //-----------end-------------------
        
        //负载因子*数组容量=扩容临界值
        //16*0.75=12   即数组在被被使用12个后，会扩容16--->32
        threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
        //---------------end---------------
        
        //-------创建了Entry[] 数组-------
        table = new Entry[capacity];
        //---------end------------
        useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
                (capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
        init();
    }

2. map.put(key,value)
   • 利用key的计算的hash值，通过一定的算法（&）获取entry存放在数组的索引位置
   • 如果次位置为空，则直接添加；如果不为空，判断该位置的是否有和添加的key值相同的key，有则覆盖value；没有则添加在该索引位置的链表上（数组+链表）

public V put(K key, V value) {
		//----这里可以看出HashMap可以放null值，而在Hashtable中不能放null值----
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
            
        //--------------end---------------
        //---------利用hash值，计算在数组中存放的索引位置i-----    
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        //-----------end----------
        
        //-----判断该索引位置是否有数据--------
        //（1）. 满足该索引位置没有数据e != null
        //（2）. 判断数据是否相等 hash---->equals
        //（3）. 不止一个数据 e = e.next 回到步骤（2） 
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            //----------判断出相同数据，新得value替换oldVaule----------
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
			//----------判断出相同数据end---------
            }
        }
		//----------判断该索引位置是否有数据end-----------
        modCount++;
        //----------没有重复的key，添加数据,此时可能会涉及扩容--------------
        addEntry(hash, key, value, i);
        //-------------end------------
        return null;
    }

3. 扩容的情况
   判断容器中的数据含量有没有操作临界值threshold（在初始话阶段定义）超过扩容*2

int threshold; 

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
		//----------判断容器中的数据含量有没有操作临界值threshold（在初始话阶段定义）超过扩容*2---------------
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
        //--------------end--------------
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

5. 体现单向链表源码（新添加数据在旧数据上面）

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        //即将旧的Entry e放在新的Entry table[bucketIndex]之下
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }

        /**
         * Entry 结构体现单向链表
         * 键key；值value；指向的下个数据next；哈希值hash
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

JDK8 版本中

结构：数组+链表+红黑树

1. 实例化 new HashMap() 区别于JDK7 这里并没有创建数组，只是赋值了负载因子

    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

2. 添加数据map.put(key,value)
   当数组的添加索引上的数据以链表形式存在>8且数组长度>64时，此时索引位置上的数据储存改为红黑树结构

//----------------------------------------------------------------------------
    public V put(K key, V value) {
    	//参数：算出的哈希值，key，value
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
//-----------------------------------------------------------------------------
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //----------创建容器（扩容resize）-----------
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //--------------创建容器end----------
        
        //---------------判断该位置有没有数据----------
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        //--------------没有数据直接在该位置添加------------
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        //有数据继续处理
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //---------判断Hash和equals---------
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                //----相等替换node--------
                e = p;
                //----替换end-------
            else if (p instanceof TreeNode)
            	// 红黑树节点
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
			//---------hash不相等,遍历链表上的数据判断是否相等再插入-----------
                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;
                }
            }
            //----替换value------
            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)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

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