一起閱讀HashMap(jdk1.7)源碼

廢話不多說，直接進入主題：

首先我們從構造方法開始：

    public HashMap() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    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);
        // 初始化加載因子（默認0.75f）
        this.loadFactor = loadFactor;
        // 初始化容器大小（默認16）
        threshold = initialCapacity;
        init();
    }
    // 可以看到jdk1.7中hashMap的init方法並沒有創建hashMap的數組和Entry，
    // 而是移到了put方法裏，後邊會講到
    void init() {
    }

最常用的put方法：

    public V put(K key, V value) {
        // 可以看到，初始化table是在首次put時開始的
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        // 對key爲`null`的處理，進入到方法裏可以看到直接將其hash置爲0,並插入到了數組下標爲0的位置
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        // 計算hash值
        int hash = hash(key);
        // 根據hash，查找到數組對應的下標
        int i = indexFor(hash, table.length);
        // 遍歷數組第i個位置的鏈表
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            // 找到相同的key，並覆蓋其value
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
    
        modCount++;
        // 在table[i]下的鏈表中沒有找到相同的key，將entry加入到此鏈表
        // addEntry方法後邊會再看一下
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

根據put方法的流程，我們進入到inflateTable方法看一下他的初始化代碼：

    // 容量一定爲2的n次方，比如設置size=10，則容量則爲大於10的且爲2的n次方=16
    // Find a power of 2 >= toSize
    int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
    
    // 計算擴容臨界值：capacity * loadFactor，當size>=threshold時，觸發擴容
    threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    // 初始化Entry數組
    table = new Entry[capacity];
    initHashSeedAsNeeded(capacity);

addEntry添加鏈表節點

能進入到addEntry方法，說明根據hash值計算出的數組下標衝突，但是key不一樣

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        // 當數組的size >= 擴容閾值，觸發擴容，size大小會在createEnty和removeEntry的時候改變
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            // 擴容到2倍大小，後邊會跟進這個方法
            resize(2 * table.length);
            // 擴容後重新計算hash和index
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
        // 創建一個新的鏈表節點，點進去可以瞭解到是將新節點添加到了鏈表的頭部
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

resize擴容

    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        // 創建2倍大小的新數組
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        // 將舊數組的鏈表轉移到新數組，就是這個方法導致的hashMap不安全，等下我們進去看一眼
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        // 重新計算擴容閾值(容量*加載因子)
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

get方法

對於put方法，get方法就很簡單了

    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        // 根據hash值找到對應的數組下標，並遍歷其E
        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 != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

不安全的transfer方法

    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        // 遍歷舊數組
        for (Entry<K,V> e : table) {
            // 遍歷鏈表
            while(null != e) {
                Entry<K,V> next = e.next;
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                // 計算節點在新數組中的下標
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                // 將舊節點插入到新節點的頭部
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

這裏粗略的講一下爲什麼transfer是不安全的

• 從上面的代碼可以看出，從oldTable中遍歷Entry是正序的，也就是a->b->c的順序，而插入到新數組的時候是採用的頭插法，也就是後插入的在首部，所以遍歷之後結果爲c->b->a;
• 此時正常邏輯是沒有問題的，而當有多個線程同時進行擴容操作時就出現問題了，看下邊的圖

此時的狀態爲a線程創建了新數組，b線程也創建了新數組，同時b的cpu時間片用完進入等待階段，

此時的狀態爲a線程完成了數組的擴容，退出了transfer方法，但是還沒有執行下一句table = newTable;

b線程回來繼續執行代碼

Entry<K,V> next = e.next;
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;

結果如下：

b會繼續執行循環代碼，進入到死循環狀態。

關於transfer不安全的問題，感興趣的可以去看一下這篇文章老生常談，HashMap的死循環。