java-源碼篇-HashMap

摘要

java 8 對 HashMap 底層的實現進行了優化。

存儲結構

從結構實現來講，HashMap 是數組 + 鏈表 + 紅黑樹（java 8 增加了紅黑樹部分）實現的。
HashMap 就是使用哈希表來存儲的。哈希表爲解決衝突，可以採用開放尋址法和鏈地址法等來解決問題，java 中 HashMap 採用了鏈地址法。

通過什麼方式來控制map使得Hash碰撞的概率又小，哈希桶數組佔用空間又少呢？
好的Hash算法和擴容機制。

即使負載因子和Hash算法設計的再合理，也免不了會出現拉鍊過長的情況？
JDK 1.8 中，對數據結構做了進一步的優化，引入了紅黑樹。鏈表長度過長時，鏈表就轉換爲紅黑樹，利用紅黑樹快速增刪改查的特點提高HashMap 的性能。

HashMap 類中字段 Node<K,V>[] table，即哈希桶數組。

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;// 定位數組索引位置
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;// 鏈表的下一個節點

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { ... }
        public final K getKey() { return key; }
        public final V getValue() { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }
        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
}

put 方法

java 8 HashMap 的 put 方法源碼如下：

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;
        // table是否爲空或 length==0，是的話 resize() 進行擴容
        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;
}

擴容機制