HashMap源码解析和设计解读

​ 想要理解HashMap底层数据的存储形式,底层原理,最好的形式就是读它的源码,但是说实话,源码的注释说明全是英文,英文不是非常好的朋友读起来真的非常吃力,我基本上看了差不多七八遍,还结合网上的一些解析,才觉得自己有点理解。

​ 我先画了一个图,HashMap数据存储的结构图,先有个理解,再来看看下面的代码解析可能会好理解些。

HashMap的数据结构

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HashMap静态属性 /** * The default initial capacity - MUST be a power of two. * 默认的数组容量16 */ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 /** * 最大的容量 */ static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; /** * The load factor used when none specified in constructor. * 负载因子,用于扩容,当数组的容量大于等于 0.75*DEFAULT_INITIAL_CAPACITY时,就要扩容 */ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; /** * 每个桶中数据结构转变为树的链表长度界限,当链表长度为为8时,转成红黑树 */ static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; /** * 当树的结点等于小于等于6时,又转会链表 */ static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

存储的对象

/** * Basic hash bin node, used for most entries. (See below for * TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.) */ static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final int hash; final K key; V value; Node<K,V> next; Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; } ……省略 }

这就是HashMap数据存储的形式,以一个Node节点对象存储。而且还是静态的。

普通属性

/** * 这就是HashMap存储数据的本质容器,数组,只不过是Node数组,里面存储的是 * Node节点 */ transient Node<K,V>[] table; /** * Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used * for keySet() and values(). */ transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet; /** * The number of key-value mappings contained in this map. */ transient int size; /** * 这是用来标记HashMap结构变化的次数的 */ transient int modCount; 如何存放数据

构造器和其他的一些方法就先不看了,重点了解下put方法底层树如何来存放数据的

public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); }

一层套一层,接着看putVal方法,这里有一个hash(key),是将每个key生成一个hash值,用处是用来寻找存储的位置

static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); } // 这 hashCode是一个本地方法,不管,那为什么又要和无符号右移16位做异或运算呢? final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { // tab是用来操作存储容器的,p是存储的节点,n是数组的长度,i是数组位置下标 Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) // 数组容器初始化resize(),这个方法后面重点看,就是重新设置容量大小 n = (tab = resize()).length; // 如果找到的这个位置的Node节点为null,就直接new一个,将put的数据存放进来 // (table.length-1)&hash 是HashMap中确定数组存放位置的方式 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { // 进到这里,就说明出现了hash碰撞,生成的hash值一样了,找到的位置已经有值了,p不为null // e是一个临时节点变量 Node<K,V> e; K k; // 如果hash值一样,key也一样,那就是覆盖嘛,直接吧p给e,到下面或进行value的新旧替换 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; // 如果key不一样,判断是否是树节点了,就用树的增加节点方法,这里我们先不研究 else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { // 如果还不是树节点,就遍历这个桶的链表,将数据加到这个链表的最后 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); // 如果已经大于等于7了,就转成红黑树 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; } } // 到这里就是key相同的时候,新旧值替换 if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e);// 这个是LinkedHashMap才会用到,HashMap不用管 return oldValue; } } ++modCount; // 修改记录,这个只有当数组新增了值才会到这里,想上面只增加再同一个桶中的链表后,不会加一 if (++size > threshold) resize(); // 扩容 afterNodeInsertion(evict); return null; }

到这里可以再翻到上面去看下存储数据结构的图,可能更好理解

putVal方法整体概括下逻辑应该分为以下几点:

首先先根据key得到hashCode值,确认存放的数组位置

该位置如果没有值,就直接new一个Node节点存放进去

该位置有值,又分为两种情况

如果key相同,则就是替换嘛,把这个key所对应的value给换成新的

如果key不相同,则就是hash冲突,就需要增加该桶的链表长度了,将该数据增加到该链表的后边。

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