HashMap部分底层源码解析

news2024/11/25 12:37:55

哈希表的物理结构

HashMap底层都是哈希表(也称散列表),线程不安全,其中维护了一个长度为2的幂次方的Entry类型的数组table,数组的每一个索引位置被称为一个桶(bucket),你添加的映射关系(key,value)最终都被封装为一个Map.Entry类型的对象,放到某个table[index]桶中。使用数组的目的是查询和添加的效率高,可以根据索引直接定位到某个table[index]。
JDK8中HashMap结构如图:
在这里插入图片描述

JDK7 HashMap分析

以JDK1.7.0_07为例,其结构如图所示:
在这里插入图片描述

1. Entry

key-value被封装为HashMap.Entry类型,而这个类型实现了Map.Entry接口。

public class HashMap<K,V>{
    transient Entry<K,V>[] table;
    
    // 内部类
    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next; // 指向下一个Entry
        int hash; // 根据key计算出的哈希值2,存储用以之后的添加等操作

        // 构造器
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
        //略
    }
}
2. 属性
//table数组的默认初始化长度
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
//哈希表
transient Entry<K,V>[] table;
//哈希表中key-value键值对的个数
transient int size;
//临界值、阈值
int threshold;
//加载因子
final float loadFactor;
//默认加载因子0.75
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 键值对数量上限2^30
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
3. 构造器

无参构造器

public HashMap() {
    //DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:默认初始容量16
  	//DEFAULT_LOAD_FACTOR:默认加载因子0.75
    this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

含参构造器

// 构造器
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    //校验initialCapacity合法性,[0,size)
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
    //校验initialCapacity合法性 
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
    //校验loadFactor合法性
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);

    //计算得到table数组的长度(保证capacity是2的整次幂)
    int capacity = 1;
    while (capacity < initialCapacity)
        capacity <<= 1;	// <<乘2
	//加载因子,初始化为0.75
    this.loadFactor = loadFactor;
    // threshold 初始为初始容量initialCapacity*加载因子d
    threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    //初始化table数组
    table = new Entry[capacity];
    useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
                                       (capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
    init(); // 该方法方法体为{}
}
4. put

put方法基本步骤如下:
put方法将(key1,value1)添加到当前hashmap的对象中,首先会调用key1所在类的hashCode()方法,计算key1的哈希值1,此哈希值1再经过某种运算,得到哈希值2。此哈希值2再经过某种运算(indexFor()),才能确定在底层table数组中的索引位置i。
(1)如果数组索引为i上的数据为空,则(key1,value1)直接添加成功 ------位置1
(2)如果数组索引为i上的数据不为空,有(key2,value2),则需要进一步判断:-----哈希冲突
此时需要进一步判断key1的哈希值2与key2的哈希值是否相同:
(3) 如果哈希值不同,则(key1,value1)直接添加成功 ------位置2
如果哈希值相同,则需要继续调用key1所在类的equals()方法,将key2放入equals()形参进行判断
(4) equals方法返回false : 则(key1,value1)直接添加成功 ------位置3
equals方法返回true : 默认情况下,value1会覆盖value2。

各位置说明:
位置1:直接将(key1,value1)以Entry对象的方式存放到table数组索引i的位置。
位置2和位置3:(key1,value1) 与现有的元素以链表的方式存储在table数组索引i的位置,新添加的元素指向旧添加的元素(头插法)。


在不断的添加的情况下,满足如下条件的情况下,会进行扩容:
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) :
threshold:临界值->数组长度*加载因子,数组长度默认值为16,加载因子默认值为0.75
bucketIndex:新添加的元素在table数组中的索引位置,table[bucketIndex]在jdk7的条件下会新增链表
默认情况下,当要添加的元素个数超过12(即:数组的长度 * loadFactor得到的结果)时,就要考虑扩容。
默认扩容长度为原数组长度的两倍

public V put(K key, V value) {
    // HashMap运行key和value为null
    //如果key是null,单独处理,存储到table[0]中,如果有另一个key为null,value覆盖
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
 
    /*
      hashCode值        xxxxxxxxxx
      table.length-1    000001111
   
      hashCode值 xxxxxxxxxx  无符号右移几位和原来的hashCode值做^运算,使得hashCode高位二进制值参与计算,
                            也发挥作用,降低index冲突的概率。
    */
    // 将key传入hash(),内部使用了key的哈希值1(hashcode),此方法执行结束后,返回哈希值2
    int hash = hash(key);
    // 计算新的映射关系应该存到table[i]位置,
    // i = hash & table.length-1,可以保证i在[0,table.length-1]范围内
    int i = indexFor(hash, table.length);

    /**
    *  检查table[i]下面有没有key与已有的映射关系的key重复,如果重复替换value
    *  table[i]为null时,直接跳过for循环,添加新的映射关系;
    *  table[i]不为null时,若存在已有的映射关系的key重复,则新value覆盖原有value并返回原有value;若不存在,则结束for循环,添加新的映射关系
    */
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        // 如果新增的key的哈希值2和键值对e的hash相等且两者key相等,则进行覆盖
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) 	{
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            // 修改:返回原有的值
            return oldValue;
        }
    }
	// 统计增删次数
    modCount++;
    //添加新的映射关系
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;	// 添加:返回null
}

//如果key是null,直接存入table[0]的位置
private V putForNullKey(V value) {
    //判断是否有重复的key,如果有重复的,就替换value
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
        if (e.key == null) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }
    modCount++;	// 增删次数+1
    //把新的映射关系存入[0]的位置,而且key的hash值用0表示
    addEntry(0, null, value, 0);
    return null;
}

// 哈希函数+扰动函数,为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法,在key的hashcode的基础上,进行无符号右移之后可以减少碰撞。
final int hash(Object k) {
    int h = 0;
    if (useAltHashing) {
        if (k instanceof String) {
            return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
        }
        h = hashSeed;
    }

    h ^= k.hashCode();

    // >>>无符号右移
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

// 根据哈希值和数组长度计算在table数组中的索引位置
static int indexFor(int h, int length) {
    // hash & table.length-1,可以保证i在[0,table.length-1]范围内
    return h & (length-1);
}

// 判断是否需要扩容,然后新增key-value键值对
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    //判断是否需要扩容
    //扩容:(1)size达到临界值threshold(2)table[i]位置的链表非空
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        //table扩容为原来的2倍,并且扩容后,会重新调整所有key-value的存储位置
        resize(2 * table.length); 
        // 重新计算,得到新的key-value的hash和index
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
    }
	//存入table中
    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}

// 新增key-value键值对
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    // 头插法进行插入
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    //个数增加
    size++; 
}
5. get

  public V get(Object key) {
  		//key为null,调用对应的getForNullKey方法
       if (key == null)
           return getForNullKey();
       //当key != null时,去获得对应值    
       Entry<K,V> entry = getEntry(key);
       //entry等于null说明没找到,则返回null值
   	return null == entry ? null : entry.getValue();  
   }
 //key为null,获取其对应的value
 private V getForNullKey() {
 		//key为null,默认是放在哈希桶的第一个位置table[0]
       for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
           if (e.key == null)
               return e.value;
       }
       return null;
   } 
   
/*
① 计算key1的hash值,调用方法hash(key1)
② 找index = table.length-1 & hash;
③ 如果table[index]不为空,那么就挨个比较哪个Entry的key与它相同,就返回它的value
*/ 
 final Entry<K,V> getEntry(Object key) {  
    if (size == 0) {  
        return null;  
    }  
    // 根据key值,通过hash方法计算出对应的hash值
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);  

    //  根据hash值计算出对应的数组下标
    //  遍历 以该数组下标的数组元素为头结点的链表所有节点,寻找该key对应的值
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  e != null;  e = e.next) {  
        Object k;  
        // 若 hash值 & key 相等,则证明该Entry 就是要获取的键值对
        // 通过equals()判断key是否相等
        if (e.hash == hash &&  
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
            return e;  
    }  
    return null;  
} 
6. remove
/*
remove和get类似,区别是在table[index]位置的链表删除key1为键的节点
① 计算key1的hash值,用这个方法hash(key1)
② 找index = table.length-1 & hash;
③ 如果table[index]不为空,那么就挨个比较,如果哪个Entry的key与它相等,就删除它,把它前面的Entry的next的值修改为被删除Entry的next
*/
map.remove(key1);

JDK8 HashMap分析

以JDK1.8.0_271为例,其结构如图所示:
key-value被封装为HashMap.Node类型或HashMap.TreeNode类型,它俩都直接或间接的实现了Map.Entry接口。

存储到table数组的可能是Node结点对象,也可能是TreeNode结点对象,它们也是Map.Entry接口的实现类。即table[index]下的映射关系可能串起来一个链表或一棵红黑树。
在这里插入图片描述

1. Node
public class HashMap<K,V>{
    transient Node<K,V>[] table;
    
    //Node类
    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;
        }
        // 其它结构:略
    }
    
    //TreeNode类
    static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
        TreeNode<K,V> parent;
        TreeNode<K,V> left;
        TreeNode<K,V> right;
        TreeNode<K,V> prev;
        boolean red; //是红结点还是黑结点
        TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, val, next);
        }
    }
    
    //....
}
2. 属性
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 默认的初始容量 16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; //最大容量  1 << 30
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;  //默认加载因子
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; //默认树化阈值8,当链表的长度达到这个值后,要考虑变为红黑树
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;//默认反树化阈值6,当树中结点的个数达到此阈值后,要考虑变为链表

//当单个的链表的结点个数达到8,并且table的长度达到64,才会树化。
//当单个的链表的结点个数达到8,但是table的长度未达到64,会先扩容
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; //最小树化容量64

transient Node<K,V>[] table; // 底层table数组
transient int size;  //记录有效映射关系的对数,也是Entry对象的个数
int threshold; //阈值,当size达到阈值时,考虑扩容
final float loadFactor; //加载因子,影响扩容的频率
3. 构造器

以下两个构造器初始化时并没有初始化table数组,还是等到第一次执行put方法是才去初始化
无参构造器table数组

public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted (其他字段都是默认值)
}

含参构造器

// 构造器
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
	//校验initialCapacity合法性,[0,size)
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                           initialCapacity);
    //校验initialCapacity合法性 
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
    //校验loadFactor合法性
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                           loadFactor);
    this.loadFactor = loadFactor;
    // 初始容量暂时存放到 threshold ,在resize中再赋值给 newCap 进行table初始化
    // HashMap 的容量必须是 2 的幂次方,并且大于或等于指定的容量参数 initialCapacity
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

4. put
// 计算哈希值
static final int hash(Object key) {    
int h;    
//如果key是null,hash是0    
//如果key非null,用key的hashCode值 与 key的hashCode值高16进行异或    
//即就是用key的hashCode值高16位与低16位进行了异或的干扰运算               
//JDK7索引计算格式: index = hash & table.length-1    
//如果用key的原始的hashCode值与table.length-1 进行按位与,那么基本上高16位没机会用上。    
//这样就会增加冲突的概率,为了降低冲突的概率,把高16位加入到hash信息中。     
 return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}
 public V put(K key, V value) {    
 	return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}


// 新增键值对
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; //数组
    Node<K,V> p;  //一个结点
    int n, i; //n是数组的长度   i是下标
    
    //tab和table等, 如果table是空的
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0){
       /*
		如果table是空的,resize()完成了
		①创建了一个长度为16(默认数组长度)的数组
		②threshold = 12 n = 16
		*/
        n = (tab = resize()).length;

	}
    // i = (n - 1) & hash ,bucketIndex索引 = 数组长度-1 & hash
    // 相对于jdk7的IndexFor()函数:i = (n - 1) & hash,根据哈希值2计算索引
	// if(p==null) 条件满足的话说明 table[i]为空,没有节点
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null){
        //把新的映射关系直接放入table[i],作为链表的头结点
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    }else {
        Node<K,V> e; K k;
        //p是table[i]中第一个结点
		//if(table[i]的第一个结点与新的映射关系的key重复)
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;//用e记录这个table[i]的第一个结点,后面进行value覆盖
        else if (p instanceof TreeNode){ //如果table[i]第一个结点是一个树结点
            //单独处理树结点
            //如果树结点中,有key重复的,就返回那个重复的结点用e接收,即e!=null
            //如果树结点中,没有key重复的,就把新结点放到树中,并且返回null,即e=null
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        }else {
            //table[i]的第一个结点不是树结点,也与新的映射关系的key不重复
			//binCount记录了table[i]下面的结点的个数
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {	// 
                //如果p的下一个结点是空的,说明当前的p是最后一个结点
                if ((e = p.next) == null) {
                    //把新的结点连接到table[i]的最后
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    //如果binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1 (8-1=7,该链表转红黑树的阈值)
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) 
                        //要么扩容,要么树化(树化则还需要满足table数组长度大于等于MIN_TREEIFY_CAPACITY(64))
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                //如果key重复了,就跳出for循环,此时e结点记录的就是那个key重复的结点
                if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;//下一次循环,e=p.next,就类似于e=e.next,往链表下移动
            }
        }
        //如果这个e不是null,说明有key重复,就考虑替换原来的value
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e); //什么也没干
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount; 
    
    //元素个数增加
	//size达到阈值
    if (++size > threshold)
        resize(); //一旦扩容,重新调整所有映射关系的位置
    afterNodeInsertion(evict); // 什么也没干
    return null;
}


// 数组扩容
final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table; //oldTab原来的table
    //oldCap:原来数组的长度
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    //oldThr:原来的阈值
    int oldThr = threshold;//最开始threshold是0
    
    //newCap:新容量
	//newThr:新阈值
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) { //说明原来不是空数组
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { //是否达到数组最大限制
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            //newCap = 旧的容量*2 ,新容量<最大数组容量限制
			//新容量:32,64,...
			//oldCap >= 初始容量16
			//新阈值重新算 = 24,48 ....
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
    }
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
        newCap = oldThr;
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; //新容量是默认初始化容量16
        //新阈值= 默认的加载因子 * 默认的初始化容量 = 0.75*16 = 12
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr; // 阈值赋值为新阈值12,24.。。。
    //创建了一个新数组,长度为newCap,16,32,64.。。
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) { //原来不是空数组
        //把原来的table中映射关系,倒腾到新的table中
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node<K,V> e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {//e是table下面的结点
                oldTab[j] = null; //把旧的table[j]位置清空
                if (e.next == null) //如果是最后一个结点
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; //重新计算e的在新table中的存储位置,然后放入
                else if (e instanceof TreeNode) //如果e是树结点
                    //把原来的树拆解,放到新的table
                    ((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;
                    //把原来table[i]下面的整个链表,重新挪到了新的table中
                    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;
}
Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
   //创建一个新结点
   return new Node<>(hash, key, value, next);
}
// 树化
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
   int n, index; 
   Node<K,V> e;
   //MIN_TREEIFY_CAPACITY:最小树化容量64
   //如果table是空的,或者  table数组的长度没有达到64
   if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
       resize();//先扩容
   else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
       //用e记录table[index]的结点的地址
       TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
       
       // do...while,把table[index]链表的Node结点变为TreeNode类型的结点	
       do {
           TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
           if (tl == null)
               hd = p;//hd记录根结点
           else {
               p.prev = tl;
               tl.next = p;
           }
           tl = p;
       } while ((e = e.next) != null);

       //如果table[index]下面不是空
       if ((tab[index] = hd) != null)
           hd.treeify(tab);//将table[index]下面的链表进行树化
   }
}	

put执行过程如图所示:
在这里插入图片描述

5. get
  public V get(Object key) {
      Node<K,V> e;
      return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
  }
	
	// 查找
  final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
      Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
      // table数组不为空且table[bucketIndex]第一个节点不为null,bucketIndex= (n - 1) & hash表示table数组的bucketIndex索引位置
      if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
          (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { 
          // key和first的哈希值相等,且key与first的key相等
          if (first.hash == hash && // always check first node
              ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
              return first;	// 则table[bucketIndex]第一个节点就是我们要找到
          // 遍历table[bucketIndex]的所有节点
          if ((e = first.next) != null) {
              if (first instanceof TreeNode)
              	// 如果是树节点,则调用树的查找方法
                  return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
             // 否则为链表,循环查找满足:key和e的哈希值相等,且key与e的key相等
              do {
                  if (e.hash == hash &&
                      ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                      return e;
              } while ((e = e.next) != null);
          }
      }
      return null;
  }
6. remove
   public V remove(Object key) {
      Node<K,V> e;
      return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
          null : e.value;
  }

  final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                             boolean matchValue, boolean movable) {
      Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
     // table数组不为空且table[bucketIndex]第一个节点不为null,bucketIndex= (n - 1) & hash表示table数组的bucketIndex索引位置,即p指向table[bucketIndex]第一个节点
      if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
          (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
          Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
          // key和p的哈希值相等,且key与p的key相等
          if (p.hash == hash &&
              ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
              node = p; // node记录p作为要删除的Node
          else if ((e = p.next) != null) {
              if (p instanceof TreeNode)
              	  // 如果是树节点,调用树的查找方法
                  node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
              else {
              	  // 否则为链表遍历比对
                  do {
                  // key和e的哈希值相等,且key与e的key相等
                      if (e.hash == hash &&
                          ((k = e.key) == key ||
                           (key != null && key.equals(k)))) {
                          node = e; // node记录e作为要删除的Node
                          break;
                      }
                      p = e; // p指向链表中要删除的e节点的上一个结点
                  } while ((e = e.next) != null);
              }
          }
          // node不为null,说明该key存在,需要删除
          if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                               (value != null && value.equals(v)))) {
              if (node instanceof TreeNode)
              	   // 从红黑树中删除
                  ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
              else if (node == p)
                  // 从链表中删除e节点,此时链表只有一个节点,删除后tab[index]为null
                  tab[index] = node.next;
              else
              	  // 从链表中删除,此时链表有多个节点,
                  p.next = node.next;
              ++modCount;	// 修改次数+1
              --size;	// 键值对数量-1
              afterNodeRemoval(node);	// 空
              return node;
          }
      }
      return null;
  }

小结

①在jdk8中,当我们创建了HashMap实例以后,底层并没有像jdk7初始化长度为16的table数组。当首次执行put方法添加(key,value)时,进行判断,如果发现tablei尚未初始化,则对数组进行初始化。
在jdk7中,threshold = 新容量capacity*负载因子loadFactor

threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);

jdk8中threshold扩容时翻倍;
jdk7和jdk8默认初始容量均为16,扩容时默认扩容为2倍
②jdk8中添加的key,value封装到了HashMap.Node类的对象中。而非jdk7中的HashMap.Entry。

jdk8中新增的元素所在的索引位置如果有其他元素,在经过一系列判断后,如果能添加,则是旧的元素指向新的元素;而jdk7中的新的元素指向旧的元素。
简言之,jdk8是类似尾插法(链表情况),jdk7类似头插法。

jdk7时底层的数据结构是:数组+单向链表。
jdk8时,底层的数据结构是:数组+单向链表+红黑树。
红黑树出现的时机:当某个索引位置i上的链表的长度达到8,且数组的长度超过64时,此索引位置上的元素要从单向链表改为红黑树。 红黑树进行put()/get()/remove()等操作时的时间复杂度为o(logn),相对于单向链表的时间复杂度O(n)性能更高。
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
如果索引i位置是红黑树的结构,当不断删除元素的情况下,当前索引i位置上的元素的个数低于6时,要从红黑树改为单向链表。
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

JavaGuide HashMap底层源码分析

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