HashMap源码解读

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一、创建一个HashMap都做了哪些工作？

Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();

HahMap无参构造方法

1. public HashMap() {


2.        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;


3.        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);


4.        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];


5.        init();


6.    }

可以看到设置了加载因子（默认0.75）、阈值（默认容量16*默认加载因子0.75=12）、table是HashMap内部数据存储结构Entry数组。当HashMap的size大于等于阈值时，HashMap会扩容到原来的容量的2倍。而如果 new HashMap(1)，它的容量是不是1呢？可以看到最终调用的构造方法：

1. public HashMap(int initialCapacity) {


2.         this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);


3.     }

public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }：

最终调用的是下面的

1. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {


2.         if (initialCapacity < 0)


3.             throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +


4.                                                initialCapacity);


5.         if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)


6.             initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;


7.         if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))


8.             throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +


9.                                                loadFactor);




11.         // Find a power of 2 >= initialCapacity


12.         int capacity = 1;


13.         while (capacity < initialCapacity)


14.             capacity <<= 1;




16.         this.loadFactor = loadFactor;


17.         threshold = (int)(capacity * loadFactor);


18.         table = new Entry[capacity];


19.         init();


20.     }

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);

        // Find a power of 2 >= initialCapacity
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;

        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);
        table = new Entry[capacity];
        init();
    }

可以看到HashMap的size总是2的倍数，即new HashMap(1)的最终容量是2.

Entry是什么呢？Entry就是Map中存放的key-value对，并且保存了下一个节点的引用next和key的hash值，也就实现了链表的功能。

Entry结构体：



HashMap存储结构图：





二、put（key，value）的实现

1. public V put(K key, V value) {


2.         if (key == null)


3.             return putForNullKey(value);


4.         int hash = hash(key.hashCode());


5.         int i = indexFor(hash, table.length);


6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {


7.             Object k;


8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {


9.                 V oldValue = e.value;


10.                 e.value = value;


11.                 e.recordAccess(this);


12.                 return oldValue;


13.             }


14.         }
15.         modCount++;


16.         addEntry(hash, key, value, i);


17.         return null;


18.     }

public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        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))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }


        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

HashMap允许存null key值，它会把key为null放到table[0]的位置，即第一个bucket（table数组中的元素称为bucket桶）。

添加一个新元素时，先根据key值计算出hash码，根据hash码计算出所在bucket的位置i。遍历table[i]下挂的entry，如果key值存在就覆盖value，不存在就添加新的entry。

1. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {


2.     Entry<K,V> e = table[bucketIndex];


3.         table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);


4.         if (size++ >= threshold)


5.             resize(2 * table.length);


6.     }

1. Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {


2.            value = v;


3.            next = n;


4.            key = k;


5.            hash = h;


6.        }

 Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

new Entry()会把当前的Entry作为新创建的Entry的下一个结点链接起来。

addEntry方法中判断容量是否超过阈值，若超过会扩容到原来的2倍大小。

1. void resize(int newCapacity) {


2.        Entry[] oldTable = table;


3.        int oldCapacity = oldTable.length;


4.        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {


5.            threshold = Integer.MAX_VALUE;


6.            return;


7.        }




9.        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];


10.        transfer(newTable);


11.        table = newTable;


12.        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);


13.    }

 void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        transfer(newTable);
        table = newTable;
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
    }

扩容之后把原来的元素转移过来，重新hash，重新分配bucket位置，同一个bucket链接的entry会倒序链接起来。

1. void transfer(Entry[] newTable) {


2.         Entry[] src = table;


3.         int newCapacity = newTable.length;


4.         for (int j = 0; j < src.length; j++) {


5.             Entry<K,V> e = src[j];


6.             if (e != null) {


7.                 src[j] = null;


8.                 do {


9.                     Entry<K,V> next = e.next;


10.                     int i = indexFor(e.hash, newCapacity);


11.                     e.next = newTable[i];


12.                     newTable[i] = e;


13.                     e = next;


14.                 } while (e != null);


15.             }


16.         }


17.     }

void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                src[j] = null;
                do {
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    e.next = newTable[i];
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                } while (e != null);
            }
        }
    }

三、get（key）的实现

get就比较简单，按照hash码找到对应的bucket，遍历挂载的entry，若key值相同就返回对应的value，若找不到就返回null。

1. public V get(Object key) {


2.        if (key == null)


3.            return getForNullKey();


4.        int hash = hash(key.hashCode());


5.        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];


6.             e != null;


7.             e = e.next) {


8.            Object k;


9.            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))


10.                return e.value;


11.        }


12.        return null;


13.    }

 public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        int hash = hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
    }

四、hash冲突处理方法

1、开放地址法

2、链地址法

HashMap处理hash冲突采用的链地址法