首先來一張圖
默認初始化容量1<<4 二進制中1左移四位是10000也就是2的四次方=16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
最大容量1<<30 二進制中1左移三十位就是2的30次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
負載因子 0.75 負載因子*容量就是擴容的閾(yu)值
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
鏈表轉換爲樹的閾值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
少於這個值的時候就用鏈表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
有紅黑樹時容量小於這個值的時候就resize()(擴容兩倍)
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
Node就是一個鏈表，有四個參數，hash，key，value，以及next
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
默認我們創建HashMap()就是用的這個無參構造
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; //初始化負載因子爲0.75
}
有參構造(初始化容量和負載因子)
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);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
>> 和>>>的區別 >>是右移，正數高位補0，負數高位補1
>>>是無符號右移，無論正負都在高位補0
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;
}
假設n=01000000|00000000(n也可以是大於2的14次方小於2的15次方之間的任意數)
00100000|00000000 n>>>1
| 01000000|00000000 n
= 01100000|00000000
最後n就是01111111|11111111 return n+1 也就是10000000|00000000也就是2的15次方
所以這裏閾值其實是大於等於(當n=全1時會等於)初始容量最近的2的N次方的值，這裏閾值會大於容量值，所以在第一次調用put的時候map容量會擴容成爲閾值，然後擴容後的閾值會重新算
//創建一個內容爲參數 m 的內容的哈希表
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
//數組還是空，初始化參數
if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
//數組不爲空，超過閾值就擴容
else if (s > threshold)
resize();
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
//先經過 hash() 計算位置，然後複製指定 map 的內容
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
最後我們來看put方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
調用了putVal方法，其中調用了一個hash(key)方法作爲hash
爲什麼不用key.hashcode()要額外去寫一個hash(key)的方法呢？
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
首先分析key.hashCode()得出一個32位二進制數假設爲00000000|00000100|10001000|10000000
^符號是異或的意思，任何數異或0等於他本身，本身和本身異或等於0
00000000|00000100|10001000|10001111
^ 00000000|00000000|00000000|00000100(無符號右移16位)
= 00000000|00000100|10001000|10001011
這和數據下標取值有關係，先看putVal方法中tab[i = (n - 1) & hash]
這行代碼就是我們的key，value存放地位置，也就是數組的索引值
n我們取默認16，&我們的hash值
假設hash不做處理
(00000000|00000100|10001000|10001011做了處理之後會有些差異)
00000000|00000100|10001000|10001111
& 00000000|00000000|00000000|00001111
= 00000000|00000000|00000000|00001111
也就是高16位可能被屏蔽，即使屏蔽了也可移算出索引值，但是會減少差異性，這就是將性能做到極致的一種表現
然後，爲什麼我們默認是16呢？
假設是17
那麼n-1=16
00000000|00000100|10001000|10001011
& 00000000|00000000|00000000|00010000
= 00000000|00000000|00000000|00000000
無論我們後4位是什麼都是0，所以索引只會有兩個值，一個是0，一個是16，取16的時候，n-1爲1111,那麼就會出現0-15種可能，這也是前面定義tableSizeFor要取大於等於容量的最接近2次方數的原因
知道索引怎麼算了，再來看看put方法調用的putVal(hash(key), key, value, false, true)方法
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//如果我們調用的是無參構造，table是沒有被初始化的，那麼默認就是null
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//執行resize()方法，這裏是初始化table，容量設位16，閾值設爲16*0.75f
n = (tab = resize()).length;
//如果Node數組索引上沒有值，就直接賦值
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//Node數組上有值了(有值那麼就是鏈表或者紅黑樹）
else {
Node<K,V> e; K k;
//這裏p已經在上個if語句裏面賦值了，就是tab[i]這個Node對象
//如果hash相同key相同e=tab[i]
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//tab[i]屬於紅黑樹，就放入樹中
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//其他情況下，就是有值的情況下，key又不相同，那麼可能是隻有一個元素Node,或者是我們說的鏈表
else {
//一個死循環，每次循環完+1
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//這裏e在if裏面賦值e=tab[i].next
//如果Node元素next沒有值，直接放在下面，鏈表元素有八個了，那麼我們就轉換爲紅黑樹，沒有就不轉換，然後跳出循環
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//如果binCont>=7，也就是0-7循環了八次，也就是鏈表元素有八個了，那麼我們就轉換爲紅黑樹
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果key值相同，直接跳出循環
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
//如果node又不是鏈表最後一個，key也不相同，就把e賦值給p，也就是拿下一個Node去循環，然後取下一個取重複判斷
p = e;
}
}
//只有當鏈表上某個Node key值一樣時，e纔是不等於null，key一樣就是替換value值，然後返回舊值
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
//modCount用於記錄HashMap的修改次數
++modCount;
// size是指當前hashmap中數據的個數,大於閾值的時候，resize()方法擴容
if (++size > threshold)
resize();
//預留給LinkedHashMap的，這裏沒有作用
afterNodeInsertion(evict);
//key不相等的時候，舊值就是null
return null;
}
最後我們看看resize()這個方法，前面第一次進來的時候調用了，大於閾值的時候也調用了。
final Node<K,V>[] resize() {
//table第一次進來的時候是沒有初始化的，所以就是null，後面進來的時候就是我們還沒放這個Node的時候的原Node數組
Node<K,V>[] oldTab = table;
//舊容量
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//舊閾值
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//舊容量大於0時，也就是初始化過了時
if (oldCap > 0) {
//如果容量超過了最大容量就取閾值爲int的最大值，然後返回不做任務操作
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//新容量=老容量*2
//新容量小於最大容量並且老容量大於等於默認容量16，新閾值=老閾值*2
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
//舊閾值大於0，新容量就等於老閾值，這裏是調用無參構造之外的構造函數時，會根據tableSizeFor給閾值賦值，閾值其實是大於等於初始容量最近的2的N次方
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
//其他情況，就是沒有初始化過，也就是我們傳統的調用無參的時候，容量變位16，閾值變爲16*0.75f=12
else {
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
//如果新閾值還沒賦值，就判斷新容量是否大於最大容量，大於就取int最大值，小於就取新容量*負載因子0.75
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
//擴容後的閾值賦值給全局變量閾值
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
//這裏就是hashmap的本質，new一個新容量的map並且賦值給全局數組table
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//原來的map不爲空時，也就是我們put過值了時
if (oldTab != null) {
//遍歷這個map
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
//拿到每個索引上的Node，e= oldTab[j]
//如果這個索引上有值
if ((e = oldTab[j]) != null) {
//這一部是把原來node數組這個位置變空，爲了垃圾更快回收
oldTab[j] = null;
//如果Node的next是空，也就是不是鏈表，也不是紅黑樹，直接把這個元素賦值到新的Node數組中
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
//如果這個Node是紅黑樹，那麼就拆分然後重新放入新的node數組中
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
//如果是鏈表
else { // preserve order
//原來的Node數組防值的時候會有個索引，擴容後的數組也會有個索引，下面就會判斷這個索引是否發生改變，lohead這個是索引沒發生改變時候的頭元素,hiHead就是發生改變後的頭元素
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
//這裏有個判斷，一直循環到Node元素next值爲空才跳出，就是鏈表最後一個值的時候就跳出，注意e是先在while裏面重複賦值的
do {
next = e.next;
//這裏用了一種簡單的算法判斷索引是否發生改變，e.hash & oldCap==0時就是沒有發生改變，如圖，hash1，hash2在n容量時的索引和擴容之後的索引的變化，我們只需要看hash的高位(標紅)的是否爲0，如果是0，n&hash==0，索引不會變化
假設原容量是16
n-1 00001111 2n-1 00011111
& 00010101(hash1) & 00010101
索引值 00000101 00010101 變成101+n
n-1 00001111 2n-1 00011111
& 00000101(hash2) 00000101(hash2)
00000101 索引值 00000101 沒有變化
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
//循環第一次進來，lohead頭確定好
if (loTail == null)
loHead = e;
//不是第一次進來
else
loTail.next = e;
//不管是不是第幾次，lotail都定義爲這個node元素
//這裏有點繞,假設有個鏈表aa下面掛一個bb，
//第一次e=aa，lohead=aa，lotail=aa，lotail.next=aa
//第二次因爲next=e.next那麼next=bb，while循環裏面e=next，所以e=bb，lohead=aa，//lotail=bb，lotail.next=bb
loTail = e;
}
//同理，索引發生變化時一樣
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
//如果lotail不爲空，索引不變，數組把頭放進取即可，因爲餘下鏈表只跟着頭走
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
//如果lotail不爲空，索引變化了，數組索引加舊容量，再把頭放進取即可 if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
