Java類集框架 HashMap原始碼分析

hashmap是基於map的鍵值對對映表，底層是通過陣列、鍊錶、紅黑樹（jdk1.8加入）來實現的。

hashmap結構

hashmap中儲存元素，是將key和value封裝成了乙個node，先以乙個node陣列的來儲存，通過key的hashcode來計算hash值，根據hash值和hashmap的大小確定存入元素在陣列中的位置。當hashcode相同時，即產生了相同的陣列索引位置，那麼就會通過單向鍊錶的形式來繼續儲存。

static class nodeimplements map.entry
// 省略部分**...        
}複製**

hashmap中所有的對映都儲存在節點node中，同時為了解決發生hash碰撞的衝突，節點可以持有下乙個節點的引用，以形成乙個單向鍊錶。

hashmap結構圖（jdk1.7及之前）

在jdk1.8，hashmap又做了一些改動，當陣列table某個索引位置的上鍊表的長度大於8的話，則會將鍊錶轉化為紅黑樹。

static final class treenodeextends linkedhashmap.entry
// 省略部分**...        
}複製**

同樣地，對映的key-value就儲存在treenode中。parent、left、right持有相應節點的引用形成紅黑樹。

hashmap結構圖（jdk1.8）

hashmap原始碼分析

主要屬性：

transient node table; // 陣列 transient int size; // 大小 int threshold // 擴容閾值

final float loadfactor; // 載入因子，預設值為0.75複製**

構造方法：

// 使用預設的初始容量和載入因子
public hashmap
() // 指定初始容量，使用預設的載入因子
public hashmap(int initialcapacity) 
// 用現有的map來構造乙個新的hashmap
public hashmap(map<? extends k, ? extends v> m) 
// 根據自定義的初始容量和載入因子來構造hashmap
public hashmap(int initialcapacity, float loadfactor)  else
if (initialcapacity < default_initial_capacity) 
if (loadfactor <= 0 || float.isnan(loadfactor))
throw new illegalargumentexception("illegal load factor: " +
loadfactor);
threshold = initialcapacity;
init();
}複製**

建構函式主要是設定hashmap的初始容量，以及擴容的載入因子。hashmap(map<? extends k, ? extends v> m)建構函式根據已有的對映來構造新的hashmap，它同樣採用的預設的載入因子，並將m中的元素新增到新構造的hashmap中。

資料存放：

public void putall(map<? extends k, ? extends v> m) 
final void putmapentries(map<? extends k, ? extends v> m, boolean evict) 
else
if (s > threshold)
resize();
for (map.entry<? extends k, ? extends v> e : m.entryset()) 
}}複製**

putall方法直接呼叫putmapentries。putmapentries方法中先根據已有的map中的元素數量對新構造的hashmap進行擴容，然後遍歷舊的map，取出元素存放到新的hashmap中。

// 存放key-value
public v put(k key, v value) 
// 根據key的hashcode來計算hash值
static final int hash(object key) 
final v putval(int hash, k key, v value, boolean onlyifabsent,
boolean evict) 
// 如果鍊錶中存在與新加入的元素key相同，則直接替換掉
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;}}
v oldvalue = e.value;
if (!onlyifabsent || oldvalue == null)
e.value = value;
afternodeaccess(e);
return oldvalue;}}
++modcount;
// 新增完成後，檢查是否需要擴容
if (++size > threshold)
resize();
afternodeinsertion(evict);
return null;
}複製**

put方法的主要邏輯：根據新增節點的hash值計算計算它在陣列中的位置i，判斷tab[i]是否為空，為空則直接加入；不為空的話，需要判斷該節點的key是否與新加入的節點的key相同，相同的話直接替換；如果不同則需要判斷tab[i]節點是否是紅黑樹節點，如果是紅黑樹節點，則直接加入到紅黑樹中；如果不是紅黑樹節點，那肯定就是鍊錶的第乙個節點了，遍歷鍊錶，在遍歷的過程中還需要判斷是否與鍊錶中已有節點的key相同，如果相同，同樣直接替換掉，都不同的話就直接新增到鍊錶的末尾。並且呢，加入鍊錶後還需要判斷鍊錶的長度是否超過了閾值8，超過了的話，需要將鍊錶轉換為紅黑樹。

hashmap在新增資料的時候，會判斷當前資料量是否超過設定的閾值，如果超過的話會進行擴容，在擴容過程中會將已新增的資料進行重新新增，以致原來新增元素的順序和位置都改變了，所以hashmap不能保證元素的存入取出順序。

刪除資料：

// 根據key刪除資料
public v remove(object key) 
// 根據key-value刪除資料
@override
public boolean remove(object key, object value) 
// 刪除節點
final noderemovenode(int hash, object key, object value,
boolean matchvalue, boolean movable) 
p = e;
} while ((e = e.next) != null);}}
// 匹配的刪除節點node不為null的話，刪除node
if (node != null && (!matchvalue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) 
}return null;
}複製**

remove的邏輯和加入元素的邏輯相似，依次從陣列、紅黑樹、鍊錶中找到匹配的刪除節點來刪除。

clear方法：

public void clear
() }複製**

clear方法要簡單些，直接遍歷陣列tab，將陣列中所有元素都置空即可。

最後對於hashmap，我們只要知道了它的底層結構，要理解它的實現原理還是非常簡單。在jdk1.8之後，加入了紅黑樹的結構，使hashmap的效率比之前的版本又優化了很多，關於鍊錶轉化為紅黑樹，以及紅黑樹轉鍊錶的具體實現等細節後續再做分析。

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