HashMap 簡介
HashMap 實現了Map接口，允許null key或者null value，與HashTable相似，但是HashTable 不允許空值並且是線程安全的。
HashMap get與put都可以在常數時間內執行，即爲O(1)。
影響HashMap的性能有兩個因素：Capacity 和 load factor， Capacity是hashtable的桶的數量，load factor 是在擴容之前桶可以裝滿的程度。當數量超過factor*Capacity 的時候，hashmap擴容爲接近桶數量的二倍。
HashMap非線程安全，可以包裝在自定義的線程安全的類中，或者使用Collections.synchronizedMap方法
Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));
構造方法
HashMap 可實例化時指明 loadFactor，如果未指明設爲默認值，如果指明瞭initialCapacity會計算出閾值threshold。
HashMap()
HashMap(int initialCapacity)
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)
tableSizeFor() 方法可以返回大於cap的最小的2的冪值。方法爲把所有位的值置爲1，然後把結果加1。
eg. cap = 10100
n = 10100 | 1010
n = 11110 | 111
n = 11111 | 11
…
n+1 = 100000
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
HashMap hash函數
高低位共同參與運算，使hashmap分佈更加均勻，降低hash衝撞。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
resize方法
resize 初始化table或者擴容，樹化，鏈表化
resize 重新定義或者初始化參數，如果需要擴容，容量，閾值都擴大一倍（最大值範圍內），將舊錶的值轉移到新表。遍歷所有位置，如果該位置爲不爲空且只有一個值，將該值放置新表 hash&(新容量-1) 位。如果該位置已經樹化，調用TreeNode.split方法，如果該位置已經鏈表化，使用 hash&舊容量 區分高低位，低位放置原處，高位放置於 舊容量+原下標處。
final Node<K,V>[] resize() {
// oldTab 當前的桶
Node<K,V>[] oldTab = table;
//當前桶的個數，閾值，創建int新容量和新閾值
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//如果當前容量大於0
if (oldCap > 0) {
// 當前容量超過最大容量，閾值設爲最大，不再擴容
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 新容量*2後小於最大值，並且原容量大於等於初始值，新閾值等於原閾值*2
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 表爲空，且有閾值，初始化時指定了容量和閾值，或容量，新容量=舊閾值
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
// 表爲空，未指定容量/閾值。初始化閾值和容量
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 如果新閾值是0，表爲空，初始化指定了容量和閾值或容量
if (newThr == 0) {
// 根據新表容量和加載因子，進行閾值修復
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
// 根據新容量和閾值，構建新的哈希桶
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 如果桶非空，更新數據至新桶
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
// 舊桶置爲空，GC
oldTab[j] = null;
// 如果鏈表只有一個元素，更新至新桶，位置爲 hash & (新容量-1)
if (e.next == null)
// 桶容量爲2的冪數，相當於取模
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
// 如果碰撞，並已樹化
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
// 如果碰撞，是鏈表形式
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
// 擴容後鏈表的數據，可能位於原下標或者擴容之後的下標
do {
next = e.next;
// 利用位運算，取得哈希值去模之後的值
// 如果爲0，則爲低位，下標不變
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 下標改變，爲高位
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 將低位鏈表放置原位置
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 將高位鏈表放置 原位置+舊容量
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
put 方法
put方法調用hash() 方法，高低位共同參與計算。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// 如果現表爲空，初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 如果現表 (n-1)&hash 爲空，實例化新結點
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
// 如果發生了碰撞，並且key相同，記錄該點
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果發生了碰撞，並且樹化，樹添加節點
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 如果發生了碰撞，鏈表化
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 鏈表節點達到樹化閾值，樹化
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果找到了key相同的節點，記錄該點
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 如果找到需要覆蓋的節點，如果onlyIfAbsent爲false或者原值爲空，覆蓋
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();
// 空方法，LinkedHashMap重寫
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
get 方法
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
// 如果table非空，並且在 hash&(n-1) 處有值
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 如果首屆點的key值等於傳入的key值，返回首節點
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 如果首節點有下一節點，證明已經鏈表化或樹化
if ((e = first.next) != null) {
// 如果樹化，調用樹的搜索方法
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
// 如果鏈表化，遍歷鏈表
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
remove方法
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
// matchValue 如果爲 true， 當value值同時，移除節點
// movable 如果爲 false， 不移除其他節點
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;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
// node用於記錄 是否有key值相同的值
Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
// 如果 (n-1)&hash 位有值，賦值爲p；key值同，則證明找到了key值相同的該位置節點。賦值爲node。
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
// 如果 key值不等，且p有子節點，證明已經鏈化或者樹化
else if ((e = p.next) != null) {
// 如果 p已經樹化，使用紅黑樹的遍歷方式
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
// 如果已經鏈化，循環遍歷鏈表，如果找到 key 值相同的，賦值給node
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 如果找到了 node，並且如果 matchValue 值爲 true時，value值相等。
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
// 如果已經樹化，調用紅黑樹 removeTreeNode 方法
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
// 如果已經鏈化，且第一位爲node，將指針指到 node.next
// 或者沒有鏈化，將該位賦值爲 null (node.next)
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
// 否則將p的下一位賦值爲node下一位
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
// 定義一個callback
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}