HashMap底层实现

news2024/12/20 17:18:54

首先来看一下put方法的源码,在HashMap中最重要的就是put方法的执行逻辑以及一些控制参数的意义比较重要。

【put方法】

问题1:如何计算数组位置?

答案:

1、首先在插入<K ,V> 时,会先将其包装成一个Node对象,包含了hash值、key、value、以及Node类型的next节点,并且在 putVal() 中会新建一个Node数组叫tab,并将原来的数组赋值给它,主要是因为原来的table数组存放在堆中,但是在putVal方法中用到的时候很多,在栈空间中创建一个这样效率会更高。

2、在HashMap中计算hash值时不是单纯的调用 Object 的 hashcode() ,而是将原值和右移16位的值做异或运算得到最终的 hash 值,然后在计算在数组中索引位置时是通过数组长度n-1来与当前要插入的Node对象的 hash值 来做与运算,这样可以保证数组索引的散列性。

【node类】

问题2:如何比较两个节点相等并进行覆盖?覆盖时传回的是什么?

(判断逻辑)

(返回逻辑)

答案:首先计算将当前节点包装为Node节点,Node对象中记录了当前key对象的hash值,首先比较两个 key 对象的 hash 值是否相等,相等的话通过 equals方法 判断两个key对象是否相等,如果相等,则进行覆盖,并将原来的value对象或值返回。

问题3:链表节点在转为红黑树时有几个节点?

答案:链表节点判断大于8时会进行树化,但是在第9个来的时候会先插入链表,然后执行TreeBin函数进行树化。

问题4:HashMap中用到了哪些链表?只有单向链表嘛?

答案:数组加链表中用到的是单向链表,在1.8中采用的是尾插法,之前使用的是头插法,尾插法在遍历过程中同样起到了计数的作用。在链表树化时,将Node对象转换为TreeNode对象的过程中将单向链表转换为双向链表。

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

    /**
     * Implements Map.put and related methods.
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @param value the value to put
     * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return previous value, or null if none
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            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 {
                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;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

然后再来看一下扩容方法:resize()

【resize方法】

resize()方法主要有两个功能,一个是负责初始化数组,一个是负责扩容数组,扩容数组有两个时机,一个是当数组使用情况达到扩容阈值时进行扩容,另一个是当链表进行树化的时候判断当前链表长度是否小于64,小于64的话要对数组进行扩容。

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                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;
            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;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        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;
    }

扩容方法之后来看一下Treebin方法:

【TreeBin方法】

TreeNode对象如下图所示,包括

final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do {
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

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