爲何要學習hashMap的源碼
因爲集合在我們工作和學習過程中都非常常見，且代碼寫的非常優雅，如果想要得到一份高工資的工作，且現在市
面上jdk1.8已經流行起來了，相信面試過程中越來越多的面試官會詢問源碼的知識，所有源碼是我們必須去弄懂
的，接下來我們就來一起學習hashMap1.8的源源碼前的設想問題
思考的問題
1. hashMap初始化大小是多少
2. hashMap結構是什麼樣子
3. 如果已經得知hashMap的數據結構是鏈表加數組，那我們如何去避免hash碰撞
4. hashMap在什麼時候擴容
5. 擴容的的方式是什麼
正式篇
hashMap的結構
1.在1.8中，hashMap的結構分成鏈表加數組和數組+紅黑樹，因爲1.8的作者考慮到鏈表沒有索引，遍歷效率低
下，所以當鏈表長度大於 8 - 1 也就是 7 時，會轉化成紅黑樹，那麼當長度不足6時，又會將紅黑樹轉化成鏈表 在
源碼中 描述數據結構的樣子是transient Node<K,V>[] table; 而node是一個單鏈表對象，所以結構是數組+鏈表
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static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; 樹的臨界點static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;非樹的臨界點 |
hash碰撞問題
1.既然已經知道了hashMap的結構，那麼接下來，我們就來看看他如何放置hash碰撞問題，按照我們的設想，我
們可以讓其對數組的長度取模，比如，數組的長度是16，我們可以用key的hash值對數組取模，取到的值是0-15正
好能落在數組的位置上，但這種方式並不能保證數字能夠儘量分散的落在數組上，而過多的元素落在同一個節點上
就會導致形成的鏈表長度過長，而影響hashmap的取值速度，所以我們現在就來看看源碼中是如何實現的
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public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);} if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 |
綜合來看，此方法兩個參數參與了運算
option1：hash值
option2：數組的長度-1 那麼數組的長度是 ，且在源碼註釋處已經指出，數組的長度需要是2^n次冪，即偶數
一個int型的hash值 ，我們可以隨機假設一個：
010101010101001010101010101010
那麼它與一個偶數或者一個非偶數取&操作會是什麼結果呢？
如果是和奇數取&那麼得到的結果即可能是奇數，也可能是偶數，而如果和一個偶數&那麼答案只能是一個偶數，
所以答案很明顯，只有當數組的長度是偶數即2的n次冪時，此時才能保證得到的數字即可能是偶數也可能是奇數
那我們再來看第一個值，第一個值是hash值，hash值只能和數組的長度-1 運算，那麼如果是假設直接拿hash值和
數組計算，相當於這個hash值只有幾位參與了運算，其他位並沒有參與運算，這樣做可能也會使得不同的元素，得
到相同的結果(即最後幾位相等，但前幾位不同)，在源碼中採用的辦法是將hash值向右移動16位，得到他的高16
位，同時和低16 位取異或，這樣就能保證整個hash值都參與了運算，那爲啥取異或呢？因爲異或可以使得得到的
0,1 二進制儘量的平均
舉例
0 0 1 1
0 1 0 1 取&
0 0 0 1 0 的概率0.75 1 的概率0.25
0 0 11
0 1 0 1 取|
0 1 1 1 0 的概率0.25 1 的概率0.75
0 0 1 1
0 1 0 1 取^
0 1 1 0 的概率 0.5 1的概率0.5
hash的擴容方法
在 1.8中hashMap的擴容方法是由 resize方法決定的
此方法兩個作用
1.初始化
2.擴容
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{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 orderNode<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;elseloTail.next = e;loTail = e;} else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.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;}}}}} |
此方法就是決定擴容核心代碼
首先遍歷這個數組，遍歷過程中有三段邏輯
1.看這個數組上的元素是否爲null，如果是null，那麼採用尾插法(1.7採用的是頭插法，但頭插在多線程情況下可能
出現鏈表的死循環，這裏不作多解釋)
2.如果是紅黑樹，那麼按照紅黑樹的處理方式處理
3.如果數組上有元素，按照我們的想法，我們應當是重新計算這個key在數組中的位置
最核心的代碼： 是 e.hash & oldCap
我們發現當它在計算時，它並沒有直接和oldCap -1 計算& 而是直接和數組的長度計算
那麼我們再次帶入這個計算的方式看看這個精妙的算法是怎麼回事：
當第一次擴容時，執行的resize方法
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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} |
此時數組的長度已經擴大了兩倍
新長度是32 ，老長度是16
0101010101010010101010101 0 1 0 1 0
0 1 1 1 1 老長度-1 //1
1 0 0 0 0 老長度 //2
0 1 1 1 1 1 新長度-1 //3
用 1,3對比，我們可以發現，數組移動不移動是看第五位是否是0 ，如果是0 ，不移動，如果不是0 ，新長度的值要
比原來的值 大16
用2,3 對比，如果第五5位是0，那麼得到的結果就是0 ，如果第五位非0 ，那麼得到的結果就不是0
1,3移動---> 第五位非0 ，且移動16 位 ---> 第五位 0 ， 不移動
2,3 ---> 第五位非0 ，知道要移動了，且在源碼中可以發現，移動了16
第五位 0 ，不移動
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if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;} |
所以移動不移動，只需要看倒數第五位即可，不得不說，hashMap這個設計很精妙
結束語
相信通過剛纔的學習，同學們已經對hash的碰撞問題和hash的擴容方法有了一個具體的認識，希望大家繼續認真
學習。