前言
-
HashMap在Java和Android開發(fā)中非常常見 - 今天，我將帶來
HashMap的全部源碼分析，希望你們會(huì)喜歡。
- 本文基于版本
JDK 1.7，即Java 7- 關(guān)于版本
JDK 1.8，即Java 8，具體請看文章Java源碼分析：關(guān)于 HashMap 1.8 的重大更新
目錄
示意圖
1. 簡介
- 類定義
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
- 主要介紹
示意圖
-
HashMap的實(shí)現(xiàn)在JDK 1.7和JDK 1.8差別較大 - 今天，我將主要講解
JDK 1.7中HashMap的源碼解析
關(guān)于
JDK 1.8中HashMap的源碼解析請看文章：Java源碼分析：關(guān)于 HashMap 1.8 的重大更新
2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.1 具體描述
HashMap 采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) = 數(shù)組（主） + 單鏈表（副），具體描述如下
該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式也稱：拉鏈法
示意圖
2.2 示意圖
示意圖
2.3 存儲(chǔ)流程
注：為了讓大家有個(gè)感性的認(rèn)識，只是簡單的畫出存儲(chǔ)流程，更加詳細(xì) & 具體的存儲(chǔ)流程會(huì)在下面源碼分析中給出
示意圖
2.4 數(shù)組元素 & 鏈表節(jié)點(diǎn)的 實(shí)現(xiàn)類
-
HashMap中的數(shù)組元素 & 鏈表節(jié)點(diǎn) 采用Entry類 實(shí)現(xiàn)，如下圖所示
示意圖
- 即
HashMap的本質(zhì) = 1個(gè)存儲(chǔ)Entry類對象的數(shù)組 + 多個(gè)單鏈表Entry對象本質(zhì) = 1個(gè)映射（鍵 - 值對），屬性包括：鍵（key）、值（value） & 下1節(jié)點(diǎn)(next) = 單鏈表的指針 = 也是一個(gè)Entry對象，用于解決hash沖突
- 該類的源碼分析如下
具體分析請看注釋
/**
* Entry類實(shí)現(xiàn)了Map.Entry接口
* 即 實(shí)現(xiàn)了getKey()、getValue()、equals(Object o)和hashCode()等方法
**/
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key; // 鍵
V value; // 值
Entry<K,V> next; // 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn) ，也是一個(gè)Entry對象，從而形成解決hash沖突的單鏈表
int hash; // hash值
/**
* 構(gòu)造方法，創(chuàng)建一個(gè)Entry
* 參數(shù)：哈希值h，鍵值k，值v、下一個(gè)節(jié)點(diǎn)n
*/
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
value = v;
next = n;
key = k;
hash = h;
}
// 返回 與 此項(xiàng) 對應(yīng)的鍵
public final K getKey() {
return key;
}
// 返回 與 此項(xiàng) 對應(yīng)的值
public final V getValue() {
return value;
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
/**
* equals（）
* 作用：判斷2個(gè)Entry是否相等，必須key和value都相等，才返回true
*/
public final boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
Object k1 = getKey();
Object k2 = e.getKey();
if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
Object v1 = getValue();
Object v2 = e.getValue();
if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
return true;
}
return false;
}
/**
* hashCode（）
*/
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());
}
public final String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
/**
* 當(dāng)向HashMap中添加元素時(shí)，即調(diào)用put(k,v)時(shí)，
* 對已經(jīng)在HashMap中k位置進(jìn)行v的覆蓋時(shí)，會(huì)調(diào)用此方法
* 此處沒做任何處理
*/
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
}
/**
* 當(dāng)從HashMap中刪除了一個(gè)Entry時(shí)，會(huì)調(diào)用該函數(shù)
* 此處沒做任何處理
*/
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
}
}
3. 具體使用
3.1 主要使用API（方法、函數(shù)）
V get(Object key); // 獲得指定鍵的值
V put(K key, V value); // 添加鍵值對
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m); // 將指定Map中的鍵值對 復(fù)制到 此Map中
V remove(Object key); // 刪除該鍵值對
boolean containsKey(Object key); // 判斷是否存在該鍵的鍵值對；是 則返回true
boolean containsValue(Object value); // 判斷是否存在該值的鍵值對；是 則返回true
Set<K> keySet(); // 單獨(dú)抽取key序列，將所有key生成一個(gè)Set
Collection<V> values(); // 單獨(dú)value序列，將所有value生成一個(gè)Collection
void clear(); // 清除哈希表中的所有鍵值對
int size(); // 返回哈希表中所有 鍵值對的數(shù)量 = 數(shù)組中的鍵值對 + 鏈表中的鍵值對
boolean isEmpty(); // 判斷HashMap是否為空；size == 0時(shí) 表示為 空
3.2 使用流程
- 在具體使用時(shí)，主要流程是：
- 聲明1個(gè)
HashMap的對象 - 向
HashMap添加數(shù)據(jù)（成對 放入 鍵 - 值對） - 獲取
HashMap的某個(gè)數(shù)據(jù) - 獲取
HashMap的全部數(shù)據(jù)：遍歷HashMap
- 示例代碼
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class HashMapTest {
public static void main(String[] args) {
/**
* 1. 聲明1個(gè) HashMap的對象
*/
Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
/**
* 2. 向HashMap添加數(shù)據(jù)（成對 放入 鍵 - 值對）
*/
map.put("Android", 1);
map.put("Java", 2);
map.put("iOS", 3);
map.put("數(shù)據(jù)挖掘", 4);
map.put("產(chǎn)品經(jīng)理", 5);
/**
* 3. 獲取 HashMap 的某個(gè)數(shù)據(jù)
*/
System.out.println("key = 產(chǎn)品經(jīng)理時(shí)的值為：" + map.get("產(chǎn)品經(jīng)理"));
/**
* 4. 獲取 HashMap 的全部數(shù)據(jù)：遍歷HashMap
* 核心思想：
* 步驟1：獲得key-value對（Entry） 或 key 或 value的Set集合
* 步驟2：遍歷上述Set集合(使用for循環(huán) 、 迭代器（Iterator）均可)
* 方法共有3種：分別針對 key-value對（Entry） 或 key 或 value
*/
// 方法1：獲得key-value的Set集合 再遍歷
System.out.println("方法1");
// 1. 獲得key-value對（Entry）的Set集合
Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
// 2. 遍歷Set集合，從而獲取key-value
// 2.1 通過for循環(huán)
for(Map.Entry<String, Integer> entry : entrySet){
System.out.print(entry.getKey());
System.out.println(entry.getValue());
}
System.out.println("----------");
// 2.2 通過迭代器：先獲得key-value對（Entry）的Iterator，再循環(huán)遍歷
Iterator iter1 = entrySet.iterator();
while (iter1.hasNext()) {
// 遍歷時(shí)，需先獲取entry，再分別獲取key、value
Map.Entry entry = (Map.Entry) iter1.next();
System.out.print((String) entry.getKey());
System.out.println((Integer) entry.getValue());
}
// 方法2：獲得key的Set集合 再遍歷
System.out.println("方法2");
// 1. 獲得key的Set集合
Set<String> keySet = map.keySet();
// 2. 遍歷Set集合，從而獲取key，再獲取value
// 2.1 通過for循環(huán)
for(String key : keySet){
System.out.print(key);
System.out.println(map.get(key));
}
System.out.println("----------");
// 2.2 通過迭代器：先獲得key的Iterator，再循環(huán)遍歷
Iterator iter2 = keySet.iterator();
String key = null;
while (iter2.hasNext()) {
key = (String)iter2.next();
System.out.print(key);
System.out.println(map.get(key));
}
// 方法3：獲得value的Set集合 再遍歷
System.out.println("方法3");
// 1. 獲得value的Set集合
Collection valueSet = map.values();
// 2. 遍歷Set集合，從而獲取value
// 2.1 獲得values 的Iterator
Iterator iter3 = valueSet.iterator();
// 2.2 通過遍歷，直接獲取value
while (iter3.hasNext()) {
System.out.println(iter3.next());
}
}
}
// 注：對于遍歷方式，推薦使用針對 key-value對（Entry）的方式：效率高
// 原因：
// 1. 對于 遍歷keySet 、valueSet，實(shí)質(zhì)上 = 遍歷了2次：1 = 轉(zhuǎn)為 iterator 迭代器遍歷、2 = 從 HashMap 中取出 key 的 value 操作（通過 key 值 hashCode 和 equals 索引）
// 2. 對于 遍歷 entrySet ，實(shí)質(zhì) = 遍歷了1次 = 獲取存儲(chǔ)實(shí)體Entry（存儲(chǔ)了key 和 value ）
- 運(yùn)行結(jié)果
方法1
Java2
iOS3
數(shù)據(jù)挖掘4
Android1
產(chǎn)品經(jīng)理5
----------
Java2
iOS3
數(shù)據(jù)挖掘4
Android1
產(chǎn)品經(jīng)理5
方法2
Java2
iOS3
數(shù)據(jù)挖掘4
Android1
產(chǎn)品經(jīng)理5
----------
Java2
iOS3
數(shù)據(jù)挖掘4
Android1
產(chǎn)品經(jīng)理5
方法3
2
3
4
1
5
下面，我們按照上述的使用過程，對一個(gè)個(gè)步驟進(jìn)行源碼解析
4. 基礎(chǔ)知識：HashMap中的重要參數(shù)（變量）
- 在進(jìn)行真正的源碼分析前，先講解
HashMap中的重要參數(shù)（變量） -
HashMap中的主要參數(shù) = 容量、加載因子、擴(kuò)容閾值 - 具體介紹如下
// 1. 容量（capacity）： HashMap中數(shù)組的長度
// a. 容量范圍：必須是2的冪 & <最大容量（2的30次方）
// b. 初始容量 = 哈希表創(chuàng)建時(shí)的容量
// 默認(rèn)容量 = 16 = 1<<4 = 00001中的1向左移4位 = 10000 = 十進(jìn)制的2^4=16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
// 最大容量 = 2的30次方（若傳入的容量過大，將被最大值替換）
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 2. 加載因子(Load factor)：HashMap在其容量自動(dòng)增加前可達(dá)到多滿的一種尺度
// a. 加載因子越大、填滿的元素越多 = 空間利用率高、但沖突的機(jī)會(huì)加大、查找效率變低（因?yàn)殒湵碜冮L了）
// b. 加載因子越小、填滿的元素越少 = 空間利用率小、沖突的機(jī)會(huì)減小、查找效率高（鏈表不長）
// 實(shí)際加載因子
final float loadFactor;
// 默認(rèn)加載因子 = 0.75
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 3. 擴(kuò)容閾值（threshold）：當(dāng)哈希表的大小 ≥ 擴(kuò)容閾值時(shí)，就會(huì)擴(kuò)容哈希表（即擴(kuò)充HashMap的容量）
// a. 擴(kuò)容 = 對哈希表進(jìn)行resize操作（即重建內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），從而哈希表將具有大約兩倍的桶數(shù)
// b. 擴(kuò)容閾值 = 容量 x 加載因子
int threshold;
// 4. 其他
// 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的Entry類型 數(shù)組，長度 = 2的冪
// HashMap的實(shí)現(xiàn)方式 = 拉鏈法，Entry數(shù)組上的每個(gè)元素本質(zhì)上是一個(gè)單向鏈表
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
// HashMap的大小，即 HashMap中存儲(chǔ)的鍵值對的數(shù)量
transient int size;
- 參數(shù)示意圖
示意圖
- 此處 詳細(xì)說明 加載因子
示意圖
5. 源碼分析
- 本次的源碼分析主要是根據(jù) 使用步驟 進(jìn)行相關(guān)函數(shù)的詳細(xì)分析
- 主要分析內(nèi)容如下：
示意圖
- 下面，我將對每個(gè)步驟內(nèi)容的主要方法進(jìn)行詳細(xì)分析
步驟1：聲明1個(gè) HashMap的對象
/**
* 函數(shù)使用原型
*/
Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
/**
* 源碼分析：主要是HashMap的構(gòu)造函數(shù) = 4個(gè)
* 僅貼出關(guān)于HashMap構(gòu)造函數(shù)的源碼
*/
public class HashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{
// 省略上節(jié)闡述的參數(shù)
/**
* 構(gòu)造函數(shù)1：默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（無參）
* 加載因子 & 容量 = 默認(rèn) = 0.75、16
*/
public HashMap() {
// 實(shí)際上是調(diào)用構(gòu)造函數(shù)3：指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
// 傳入的指定容量 & 加載因子 = 默認(rèn)
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 構(gòu)造函數(shù)2：指定“容量大小”的構(gòu)造函數(shù)
* 加載因子 = 默認(rèn) = 0.75 、容量 = 指定大小
*/
public HashMap(int initialCapacity) {
// 實(shí)際上是調(diào)用指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
// 只是在傳入的加載因子參數(shù) = 默認(rèn)加載因子
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 構(gòu)造函數(shù)3：指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù)
* 加載因子 & 容量 = 自己指定
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY，哪怕傳入的 > 最大容量
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
// 設(shè)置 加載因子
this.loadFactor = loadFactor;
// 設(shè)置 擴(kuò)容閾值 = 初始容量
// 注：此處不是真正的閾值，是為了擴(kuò)展table，該閾值后面會(huì)重新計(jì)算，下面會(huì)詳細(xì)講解
threshold = initialCapacity;
init(); // 一個(gè)空方法用于未來的子對象擴(kuò)展
}
/**
* 構(gòu)造函數(shù)4：包含“子Map”的構(gòu)造函數(shù)
* 即 構(gòu)造出來的HashMap包含傳入Map的映射關(guān)系
* 加載因子 & 容量 = 默認(rèn)
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
// 設(shè)置容量大小 & 加載因子 = 默認(rèn)
this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
// 該方法用于初始化 數(shù)組 & 閾值，下面會(huì)詳細(xì)說明
inflateTable(threshold);
// 將傳入的子Map中的全部元素逐個(gè)添加到HashMap中
putAllForCreate(m);
}
}
- 注：
- 此處僅用于接收初始容量大?。?code>capacity）、加載因子(
Load factor)，但仍無真正初始化哈希表，即初始化存儲(chǔ)數(shù)組table - 此處先給出結(jié)論：真正初始化哈希表（初始化存儲(chǔ)數(shù)組
table）是在第1次添加鍵值對時(shí)，即第1次調(diào)用put（）時(shí)。下面會(huì)詳細(xì)說明
- 此處僅用于接收初始容量大?。?code>capacity）、加載因子(
至此，關(guān)于HashMap的構(gòu)造函數(shù)講解完畢。
步驟2：向HashMap添加數(shù)據(jù)（成對 放入 鍵 - 值對）
- 添加數(shù)據(jù)的流程如下
注：為了讓大家有個(gè)感性的認(rèn)識，只是簡單的畫出存儲(chǔ)流程，更加詳細(xì) & 具體的存儲(chǔ)流程會(huì)在下面源碼分析中給出
示意圖
- 源碼分析
/**
* 函數(shù)使用原型
*/
map.put("Android", 1);
map.put("Java", 2);
map.put("iOS", 3);
map.put("數(shù)據(jù)挖掘", 4);
map.put("產(chǎn)品經(jīng)理", 5);
/**
* 源碼分析：主要分析： HashMap的put函數(shù)
*/
public V put(K key, V value)
（分析1）// 1. 若 哈希表未初始化（即 table為空)
// 則使用 構(gòu)造函數(shù)時(shí)設(shè)置的閾值(即初始容量) 初始化 數(shù)組table
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
// 2. 判斷key是否為空值null
（分析2）// 2.1 若key == null，則將該鍵-值 存放到數(shù)組table 中的第1個(gè)位置，即table [0]
// （本質(zhì)：key = Null時(shí)，hash值 = 0，故存放到table[0]中）
// 該位置永遠(yuǎn)只有1個(gè)value，新傳進(jìn)來的value會(huì)覆蓋舊的value
if (key == null)
return putForNullKey(value);
（分析3） // 2.2 若 key ≠ null，則計(jì)算存放數(shù)組 table 中的位置（下標(biāo)、索引）
// a. 根據(jù)鍵值key計(jì)算hash值
int hash = hash(key);
// b. 根據(jù)hash值 最終獲得 key對應(yīng)存放的數(shù)組Table中位置
int i = indexFor(hash, table.length);
// 3. 判斷該key對應(yīng)的值是否已存在（通過遍歷 以該數(shù)組元素為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表 逐個(gè)判斷）
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
（分析4）// 3.1 若該key已存在（即 key-value已存在 ），則用 新value 替換 舊value
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue; //并返回舊的value
}
}
modCount++;
（分析5）// 3.2 若 該key不存在，則將“key-value”添加到table中
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
- 根據(jù)源碼分析所作出的流程圖
示意圖
- 下面，我將根據(jù)上述流程的5個(gè)分析點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解
分析1：初始化哈希表
即 初始化數(shù)組（table）、擴(kuò)容閾值（threshold）
/**
* 函數(shù)使用原型
*/
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
/**
* 源碼分析：inflateTable(threshold);
*/
private void inflateTable(int toSize) {
// 1. 將傳入的容量大小轉(zhuǎn)化為：>傳入容量大小的最小的2的次冪
// 即如果傳入的是容量大小是19，那么轉(zhuǎn)化后，初始化容量大小為32（即2的5次冪）
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);->>分析1
// 2. 重新計(jì)算閾值 threshold = 容量 * 加載因子
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
// 3. 使用計(jì)算后的初始容量（已經(jīng)是2的次冪） 初始化數(shù)組table（作為數(shù)組長度）
// 即 哈希表的容量大小 = 數(shù)組大小（長度）
table = new Entry[capacity]; //用該容量初始化table
initHashSeedAsNeeded(capacity);
}
/**
* 分析1：roundUpToPowerOf2(toSize)
* 作用：將傳入的容量大小轉(zhuǎn)化為：>傳入容量大小的最小的2的冪
* 特別注意：容量大小必須為2的冪，該原因在下面的講解會(huì)詳細(xì)分析
*/
private static int roundUpToPowerOf2(int number) {
//若 容量超過了最大值，初始化容量設(shè)置為最大值 ；否則，設(shè)置為：>傳入容量大小的最小的2的次冪
return number >= MAXIMUM_CAPACITY ?
MAXIMUM_CAPACITY : (number > 1) ? Integer.highestOneBit((number - 1) << 1) : 1;
- 再次強(qiáng)調(diào)：真正初始化哈希表（初始化存儲(chǔ)數(shù)組
table）是在第1次添加鍵值對時(shí)，即第1次調(diào)用put（）時(shí)
分析2：當(dāng) key ==null時(shí)，將該 key-value 的存儲(chǔ)位置規(guī)定為數(shù)組table 中的第1個(gè)位置，即table [0]
/**
* 函數(shù)使用原型
*/
if (key == null)
return putForNullKey(value);
/**
* 源碼分析：putForNullKey(value)
*/
private V putForNullKey(V value) {
// 遍歷以table[0]為首的鏈表，尋找是否存在key==null 對應(yīng)的鍵值對
// 1. 若有：則用新value 替換 舊value；同時(shí)返回舊的value值
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
// 2 .若無key==null的鍵，那么調(diào)用addEntry（），將空鍵 & 對應(yīng)的值封裝到Entry中，并放到table[0]中
addEntry(0, null, value, 0);
// 注：
// a. addEntry（）的第1個(gè)參數(shù) = hash值 = 傳入0
// b. 即 說明：當(dāng)key = null時(shí)，也有hash值 = 0，所以HashMap的key 可為null
// c. 對比HashTable，由于HashTable對key直接hashCode（），若key為null時(shí)，會(huì)拋出異常，所以HashTable的key不可為null
// d. 此處只需知道是將 key-value 添加到HashMap中即可，關(guān)于addEntry（）的源碼分析將等到下面再詳細(xì)說明，
return null;
}
從此處可以看出：
-
HashMap的鍵key可為null（區(qū)別于HashTable的key不可為null） -
HashMap的鍵key可為null且只能為1個(gè)，但值value可為null且為多個(gè)
分析3：計(jì)算存放數(shù)組 table 中的位置（即 數(shù)組下標(biāo) or 索引）
/**
* 函數(shù)使用原型
* 主要分為2步：計(jì)算hash值、根據(jù)hash值再計(jì)算得出最后數(shù)組位置
*/
// a. 根據(jù)鍵值key計(jì)算hash值 ->> 分析1
int hash = hash(key);
// b. 根據(jù)hash值 最終獲得 key對應(yīng)存放的數(shù)組Table中位置 ->> 分析2
int i = indexFor(hash, table.length);
/**
* 源碼分析1：hash(key)
* 該函數(shù)在JDK 1.7 和 1.8 中的實(shí)現(xiàn)不同，但原理一樣 = 擾動(dòng)函數(shù) = 使得根據(jù)key生成的哈希碼（hash值）分布更加均勻、更具備隨機(jī)性，避免出現(xiàn)hash值沖突（即指不同key但生成同1個(gè)hash值）
* JDK 1.7 做了9次擾動(dòng)處理 = 4次位運(yùn)算 + 5次異或運(yùn)算
* JDK 1.8 簡化了擾動(dòng)函數(shù) = 只做了2次擾動(dòng) = 1次位運(yùn)算 + 1次異或運(yùn)算
*/
// JDK 1.7實(shí)現(xiàn)：將 鍵key 轉(zhuǎn)換成 哈希碼（hash值）操作 = 使用hashCode() + 4次位運(yùn)算 + 5次異或運(yùn)算（9次擾動(dòng)）
static final int hash(int h) {
h ^= k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
// JDK 1.8實(shí)現(xiàn)：將 鍵key 轉(zhuǎn)換成 哈希碼（hash值）操作 = 使用hashCode() + 1次位運(yùn)算 + 1次異或運(yùn)算（2次擾動(dòng)）
// 1. 取hashCode值： h = key.hashCode()
// 2. 高位參與低位的運(yùn)算：h ^ (h >>> 16)
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
// a. 當(dāng)key = null時(shí)，hash值 = 0，所以HashMap的key 可為null
// 注：對比HashTable，HashTable對key直接hashCode（），若key為null時(shí)，會(huì)拋出異常，所以HashTable的key不可為null
// b. 當(dāng)key ≠ null時(shí)，則通過先計(jì)算出 key的 hashCode()（記為h），然后 對哈希碼進(jìn)行 擾動(dòng)處理： 按位 異或（^） 哈希碼自身右移16位后的二進(jìn)制
}
/**
* 函數(shù)源碼分析2：indexFor(hash, table.length)
* JDK 1.8中實(shí)際上無該函數(shù)，但原理相同，即具備類似作用的函數(shù)
*/
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
// 將對哈希碼擾動(dòng)處理后的結(jié)果 與運(yùn)算(&) （數(shù)組長度-1），最終得到存儲(chǔ)在數(shù)組table的位置（即數(shù)組下標(biāo)、索引）
}
-
總結(jié) 計(jì)算存放在數(shù)組 table 中的位置（即數(shù)組下標(biāo)、索引）的過程
示意圖
在了解 如何計(jì)算存放數(shù)組table 中的位置 后，所謂 知其然 而 需知其所以然，下面我將講解為什么要這樣計(jì)算，即主要解答以下3個(gè)問題：
- 為什么不直接采用經(jīng)過
hashCode（）處理的哈希碼 作為 存儲(chǔ)數(shù)組table的下標(biāo)位置？ - 為什么采用 哈希碼 與運(yùn)算(&) （數(shù)組長度-1） 計(jì)算數(shù)組下標(biāo)？
- 為什么在計(jì)算數(shù)組下標(biāo)前，需對哈希碼進(jìn)行二次處理：擾動(dòng)處理？
在回答這3個(gè)問題前，請大家記住一個(gè)核心思想：
所有處理的根本目的，都是為了提高 存儲(chǔ)
key-value的數(shù)組下標(biāo)位置 的隨機(jī)性 & 分布均勻性，盡量避免出現(xiàn)hash值沖突。即：對于不同key，存儲(chǔ)的數(shù)組下標(biāo)位置要盡可能不一樣
問題1：為什么不直接采用經(jīng)過hashCode（）處理的哈希碼 作為 存儲(chǔ)數(shù)組table的下標(biāo)位置？
- 結(jié)論：容易出現(xiàn) 哈希碼 與 數(shù)組大小范圍不匹配的情況，即 計(jì)算出來的哈希碼可能 不在數(shù)組大小范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致無法匹配存儲(chǔ)位置
- 原因描述
示意圖
- 為了解決 “哈希碼與數(shù)組大小范圍不匹配” 的問題，
HashMap給出了解決方案：哈希碼 與運(yùn)算（&） （數(shù)組長度-1）；請繼續(xù)問題2
問題2：為什么采用 哈希碼 與運(yùn)算(&) （數(shù)組長度-1） 計(jì)算數(shù)組下標(biāo)？
結(jié)論：根據(jù)HashMap的容量大小（數(shù)組長度），按需取 哈希碼一定數(shù)量的低位 作為存儲(chǔ)的數(shù)組下標(biāo)位置，從而 解決 “哈希碼與數(shù)組大小范圍不匹配” 的問題
具體解決方案描述
示意圖
問題3：為什么在計(jì)算數(shù)組下標(biāo)前，需對哈希碼進(jìn)行二次處理：擾動(dòng)處理？
結(jié)論：加大哈希碼低位的隨機(jī)性，使得分布更均勻，從而提高對應(yīng)數(shù)組存儲(chǔ)下標(biāo)位置的隨機(jī)性 & 均勻性，最終減少Hash沖突
具體描述
示意圖
至此，關(guān)于怎么計(jì)算 key-value 值存儲(chǔ)在HashMap數(shù)組位置 & 為什么要這么計(jì)算，講解完畢。
分析4：若對應(yīng)的key已存在，則 使用 新value 替換 舊value
注：當(dāng)發(fā)生
Hash沖突時(shí)，為了保證 鍵key的唯一性哈希表并不會(huì)馬上在鏈表中插入新數(shù)據(jù)，而是先查找該key是否已存在，若已存在，則替換即可
/**
* 函數(shù)使用原型
*/
// 2. 判斷該key對應(yīng)的值是否已存在（通過遍歷 以該數(shù)組元素為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表 逐個(gè)判斷）
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
// 2.1 若該key已存在（即 key-value已存在 ），則用 新value 替換 舊value
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue; //并返回舊的value
}
}
modCount++;
// 2.2 若 該key不存在，則將“key-value”添加到table中
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
- 此處無復(fù)雜的源碼分析，但此處的分析點(diǎn)主要有2個(gè)：替換流程 &
key是否存在（即key值的對比）
分析1：替換流程
具體如下圖：
示意圖
分析2：key值的比較
采用 equals（） 或 "==" 進(jìn)行比較，下面給出其介紹 & 與 “==”使用的對比
示意圖
分析5：若對應(yīng)的key不存在，則將該“key-value”添加到數(shù)組table的對應(yīng)位置中
- 函數(shù)源碼分析如下
/**
* 函數(shù)使用原型
*/
// 2. 判斷該key對應(yīng)的值是否已存在
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
// 2.1 若該key對應(yīng)的值已存在，則用新的value取代舊的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++;
// 2.2 若 該key對應(yīng)的值不存在，則將“key-value”添加到table中
addEntry(hash, key, value, i);
/**
* 源碼分析：addEntry(hash, key, value, i)
* 作用：添加鍵值對（Entry ）到 HashMap中
*/
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 參數(shù)3 = 插入數(shù)組table的索引位置 = 數(shù)組下標(biāo)
// 1. 插入前，先判斷容量是否足夠
// 1.1 若不足夠，則進(jìn)行擴(kuò)容（2倍）、重新計(jì)算Hash值、重新計(jì)算存儲(chǔ)數(shù)組下標(biāo)
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length); // a. 擴(kuò)容2倍 --> 分析1
hash = (null != key) ? hash(key) : 0; // b. 重新計(jì)算該Key對應(yīng)的hash值
bucketIndex = indexFor(hash, table.length); // c. 重新計(jì)算該Key對應(yīng)的hash值的存儲(chǔ)數(shù)組下標(biāo)位置
}
// 1.2 若容量足夠，則創(chuàng)建1個(gè)新的數(shù)組元素（Entry） 并放入到數(shù)組中--> 分析2
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
/**
* 分析1：resize(2 * table.length)
* 作用：當(dāng)容量不足時(shí)（容量 > 閾值），則擴(kuò)容（擴(kuò)到2倍）
*/
void resize(int newCapacity) {
// 1. 保存舊數(shù)組（old table）
Entry[] oldTable = table;
// 2. 保存舊容量（old capacity ），即數(shù)組長度
int oldCapacity = oldTable.length;
// 3. 若舊容量已經(jīng)是系統(tǒng)默認(rèn)最大容量了，那么將閾值設(shè)置成整型的最大值，退出
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
// 4. 根據(jù)新容量（2倍容量）新建1個(gè)數(shù)組，即新table
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
// 5. 將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)（鍵值對）轉(zhuǎn)移到新table中，從而完成擴(kuò)容 ->>分析1.1
transfer(newTable);
// 6. 新數(shù)組table引用到HashMap的table屬性上
table = newTable;
// 7. 重新設(shè)置閾值
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/**
* 分析1.1：transfer(newTable);
* 作用：將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)（鍵值對）轉(zhuǎn)移到新table中，從而完成擴(kuò)容
* 過程：按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入
*/
void transfer(Entry[] newTable) {
// 1. src引用了舊數(shù)組
Entry[] src = table;
// 2. 獲取新數(shù)組的大小 = 獲取新容量大小
int newCapacity = newTable.length;
// 3. 通過遍歷 舊數(shù)組，將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)（鍵值對）轉(zhuǎn)移到新數(shù)組中
for (int j = 0; j < src.length; j++) {
// 3.1 取得舊數(shù)組的每個(gè)元素
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
// 3.2 釋放舊數(shù)組的對象引用（for循環(huán)后，舊數(shù)組不再引用任何對象）
src[j] = null;
do {
// 3.3 遍歷 以該數(shù)組元素為首 的鏈表
// 注：轉(zhuǎn)移鏈表時(shí)，因是單鏈表，故要保存下1個(gè)結(jié)點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)移后鏈表會(huì)斷開
Entry<K,V> next = e.next;
// 3.4 重新計(jì)算每個(gè)元素的存儲(chǔ)位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
// 3.5 將元素放在數(shù)組上：采用單鏈表的頭插入方式 = 在鏈表頭上存放數(shù)據(jù) = 將數(shù)組位置的原有數(shù)據(jù)放在后1個(gè)指針、將需放入的數(shù)據(jù)放到數(shù)組位置中
// 即 擴(kuò)容后，可能出現(xiàn)逆序：按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
// 3.6 訪問下1個(gè)Entry鏈上的元素，如此不斷循環(huán)，直到遍歷完該鏈表上的所有節(jié)點(diǎn)
e = next;
} while (e != null);
// 如此不斷循環(huán)，直到遍歷完數(shù)組上的所有數(shù)據(jù)元素
}
}
}
/**
* 分析2：createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
* 作用： 若容量足夠，則創(chuàng)建1個(gè)新的數(shù)組元素（Entry） 并放入到數(shù)組中
*/
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 1. 把table中該位置原來的Entry保存
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
// 2. 在table中該位置新建一個(gè)Entry：將原頭結(jié)點(diǎn)位置（數(shù)組上）的鍵值對 放入到（鏈表）后1個(gè)節(jié)點(diǎn)中、將需插入的鍵值對 放入到頭結(jié)點(diǎn)中（數(shù)組上）-> 從而形成鏈表
// 即 在插入元素時(shí)，是在鏈表頭插入的，table中的每個(gè)位置永遠(yuǎn)只保存最新插入的Entry，舊的Entry則放入到鏈表中（即 解決Hash沖突）
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
// 3. 哈希表的鍵值對數(shù)量計(jì)數(shù)增加
size++;
}
此處有2點(diǎn)需特別注意：鍵值對的添加方式 & 擴(kuò)容機(jī)制
1. 鍵值對的添加方式：單鏈表的頭插法
- 即 將該位置（數(shù)組上）原來的數(shù)據(jù)放在該位置的（鏈表）下1個(gè)節(jié)點(diǎn)中（next）、在該位置（數(shù)組上）放入需插入的數(shù)據(jù)-> 從而形成鏈表
- 如下示意圖
示意圖
2. 擴(kuò)容機(jī)制
- 具體流程如下：
示意圖
- 擴(kuò)容過程中的轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)示意圖如下
示意圖
在擴(kuò)容resize（）過程中，在將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)移到 新數(shù)組上時(shí)，轉(zhuǎn)移操作 = 按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入，即在轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)、擴(kuò)容后，容易出現(xiàn)鏈表逆序的情況
設(shè)重新計(jì)算存儲(chǔ)位置后不變，即擴(kuò)容前 = 1->2->3，擴(kuò)容后 = 3->2->1
- 此時(shí)若（多線程）并發(fā)執(zhí)行 put（）操作，一旦出現(xiàn)擴(kuò)容情況，則 容易出現(xiàn) 環(huán)形鏈表，從而在獲取數(shù)據(jù)、遍歷鏈表時(shí) 形成死循環(huán)（Infinite Loop），即 死鎖的狀態(tài) = 線程不安全
下面最后1節(jié)會(huì)對上述情況詳細(xì)說明
總結(jié)
- 向
HashMap添加數(shù)據(jù)（成對 放入 鍵 - 值對）的全流程
示意圖
-
示意圖
示意圖
至此，關(guān)于 “向 HashMap 添加數(shù)據(jù)（成對 放入 鍵 - 值對）“講解完畢
步驟3：從HashMap中獲取數(shù)據(jù)
- 假如理解了上述
put（）函數(shù)的原理，那么get（）函數(shù)非常好理解，因?yàn)槎叩倪^程原理幾乎相同 -
get（）函數(shù)的流程如下：
示意圖
- 具體源碼分析如下
/**
* 函數(shù)原型
* 作用：根據(jù)鍵key，向HashMap獲取對應(yīng)的值
*/
map.get(key)；
/**
* 源碼分析
*/
public V get(Object key) {
// 1. 當(dāng)key == null時(shí)，則到 以哈希表數(shù)組中的第1個(gè)元素（即table[0]）為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表去尋找對應(yīng) key == null的鍵
if (key == null)
return getForNullKey(); --> 分析1
// 2. 當(dāng)key ≠ null時(shí)，去獲得對應(yīng)值 -->分析2
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
/**
* 分析1：getForNullKey()
* 作用：當(dāng)key == null時(shí)，則到 以哈希表數(shù)組中的第1個(gè)元素（即table[0]）為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表去尋找對應(yīng) key == null的鍵
*/
private V getForNullKey() {
if (size == 0) {
return null;
}
// 遍歷以table[0]為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表，尋找 key==null 對應(yīng)的值
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
// 從table[0]中取key==null的value值
if (e.key == null)
return e.value;
}
return null;
}
/**
* 分析2：getEntry(key)
* 作用：當(dāng)key ≠ null時(shí)，去獲得對應(yīng)值
*/
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
// 1. 根據(jù)key值，通過hash（）計(jì)算出對應(yīng)的hash值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
// 2. 根據(jù)hash值計(jì)算出對應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)
// 3. 遍歷 以該數(shù)組下標(biāo)的數(shù)組元素為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表所有節(jié)點(diǎn)，尋找該key對應(yīng)的值
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
Object k;
// 若 hash值 & key 相等，則證明該Entry = 我們要的鍵值對
// 通過equals（）判斷key是否相等
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}
至此，關(guān)于 “向 HashMap 獲取數(shù)據(jù) “講解完畢
步驟4：對HashMap的其他操作
即 對其余使用
API（函數(shù)、方法）的源碼分析
-
HashMap除了核心的put（）、get（）函數(shù)，還有以下主要使用的函數(shù)方法
void clear(); // 清除哈希表中的所有鍵值對
int size(); // 返回哈希表中所有 鍵值對的數(shù)量 = 數(shù)組中的鍵值對 + 鏈表中的鍵值對
boolean isEmpty(); // 判斷HashMap是否為空；size == 0時(shí) 表示為 空
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m); // 將指定Map中的鍵值對 復(fù)制到 此Map中
V remove(Object key); // 刪除該鍵值對
boolean containsKey(Object key); // 判斷是否存在該鍵的鍵值對；是 則返回true
boolean containsValue(Object value); // 判斷是否存在該值的鍵值對；是 則返回true
- 下面將簡單介紹上面幾個(gè)函數(shù)的源碼分析
/**
* 函數(shù)：isEmpty()
* 作用：判斷HashMap是否為空，即無鍵值對；size == 0時(shí) 表示為 空
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 函數(shù)：size()
* 作用：返回哈希表中所有 鍵值對的數(shù)量 = 數(shù)組中的鍵值對 + 鏈表中的鍵值對
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 函數(shù)：clear()
* 作用：清空哈希表，即刪除所有鍵值對
* 原理：將數(shù)組table中存儲(chǔ)的Entry全部置為null、size置為0
*/
public void clear() {
modCount++;
Arrays.fill(table, null);
size = 0;
}
/**
* 函數(shù)：putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)
* 作用：將指定Map中的鍵值對 復(fù)制到 此Map中
* 原理：類似Put函數(shù)
*/
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
// 1. 統(tǒng)計(jì)需復(fù)制多少個(gè)鍵值對
int numKeysToBeAdded = m.size();
if (numKeysToBeAdded == 0)
return;
// 2. 若table還沒初始化，先用剛剛統(tǒng)計(jì)的復(fù)制數(shù)去初始化table
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable((int) Math.max(numKeysToBeAdded * loadFactor, threshold));
}
// 3. 若需復(fù)制的數(shù)目 > 閾值，則需先擴(kuò)容
if (numKeysToBeAdded > threshold) {
int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int newCapacity = table.length;
while (newCapacity < targetCapacity)
newCapacity <<= 1;
if (newCapacity > table.length)
resize(newCapacity);
}
// 4. 開始復(fù)制（實(shí)際上不斷調(diào)用Put函數(shù)插入）
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
put(e.getKey(), e.getValue());
}
/**
* 函數(shù)：remove(Object key)
* 作用：刪除該鍵值對
*/
public V remove(Object key) {
Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
return (e == null ? null : e.value);
}
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
// 1. 計(jì)算hash值
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
// 2. 計(jì)算存儲(chǔ)的數(shù)組下標(biāo)位置
int i = indexFor(hash, table.length);
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> e = prev;
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
modCount++;
size--;
// 若刪除的是table數(shù)組中的元素（即鏈表的頭結(jié)點(diǎn)）
// 則刪除操作 = 將頭結(jié)點(diǎn)的next引用存入table[i]中
if (prev == e)
table[i] = next;
//否則 將以table[i]為頭結(jié)點(diǎn)的鏈表中，當(dāng)前Entry的前1個(gè)Entry中的next 設(shè)置為 當(dāng)前Entry的next（即刪除當(dāng)前Entry = 直接跳過當(dāng)前Entry）
else
prev.next = next;
e.recordRemoval(this);
return e;
}
prev = e;
e = next;
}
return e;
}
/**
* 函數(shù)：containsKey(Object key)
* 作用：判斷是否存在該鍵的鍵值對；是 則返回true
* 原理：調(diào)用get（），判斷是否為Null
*/
public boolean containsKey(Object key) {
return getEntry(key) != null;
}
/**
* 函數(shù)：containsValue(Object value)
* 作用：判斷是否存在該值的鍵值對；是 則返回true
*/
public boolean containsValue(Object value) {
// 若value為空，則調(diào)用containsNullValue()
if (value == null)
return containsNullValue();
// 若value不為空，則遍歷鏈表中的每個(gè)Entry，通過equals（）比較values 判斷是否存在
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (value.equals(e.value))
return true;//返回true
return false;
}
// value為空時(shí)調(diào)用的方法
private boolean containsNullValue() {
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (e.value == null)
return true;
return false;
}
至此，關(guān)于HashMap的底層原理 & 主要使用API（函數(shù)、方法）講解完畢。
6. 源碼總結(jié)
下面，用3個(gè)圖總結(jié)整個(gè)源碼內(nèi)容：
總結(jié)內(nèi)容 = 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、添加 & 查詢數(shù)據(jù)流程、擴(kuò)容機(jī)制
-
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) & 主要參數(shù)
示意圖 -
添加 & 查詢數(shù)據(jù)流程
示意圖
-
擴(kuò)容機(jī)制
示意圖
7. 與 JDK 1.8的區(qū)別
HashMap 的實(shí)現(xiàn)在 JDK 1.7 和 JDK 1.8 差別較大，具體區(qū)別如下
JDK 1.8的優(yōu)化目的主要是：減少Hash沖突 & 提高哈希表的存、取效率；關(guān)于JDK 1.8中HashMap的源碼解析請看文章：Java源碼分析：關(guān)于 HashMap 1.8 的重大更新
7.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
示意圖
7.2 獲取數(shù)據(jù)時(shí)（獲取數(shù)據(jù) 類似）
示意圖
7.3 擴(kuò)容機(jī)制
示意圖
8. 額外補(bǔ)充：關(guān)于HashMap的其他問題
- 有幾個(gè)小問題需要在此補(bǔ)充
示意圖
- 具體如下
8.1 哈希表如何解決Hash沖突
示意圖
8.2 為什么HashMap具備下述特點(diǎn)：鍵-值（key-value）都允許為空、線程不安全、不保證有序、存儲(chǔ)位置隨時(shí)間變化
- 具體解答如下
示意圖
下面主要講解
HashMap線程不安全的其中一個(gè)重要原因：多線程下容易出現(xiàn)resize（）死循環(huán)
本質(zhì) = 并發(fā) 執(zhí)行put（）操作導(dǎo)致觸發(fā) 擴(kuò)容行為，從而導(dǎo)致 環(huán)形鏈表，使得在獲取數(shù)據(jù)遍歷鏈表時(shí)形成死循環(huán)，即Infinite Loop先看擴(kuò)容的源碼分析
resize（）
關(guān)于resize（）的源碼分析已在上文詳細(xì)分析，此處僅作重點(diǎn)分析：transfer（）
/**
* 源碼分析：resize(2 * table.length)
* 作用：當(dāng)容量不足時(shí)（容量 > 閾值），則擴(kuò)容（擴(kuò)到2倍）
*/
void resize(int newCapacity) {
// 1. 保存舊數(shù)組（old table）
Entry[] oldTable = table;
// 2. 保存舊容量（old capacity ），即數(shù)組長度
int oldCapacity = oldTable.length;
// 3. 若舊容量已經(jīng)是系統(tǒng)默認(rèn)最大容量了，那么將閾值設(shè)置成整型的最大值，退出
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
// 4. 根據(jù)新容量（2倍容量）新建1個(gè)數(shù)組，即新table
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
// 5. （重點(diǎn)分析）將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)（鍵值對）轉(zhuǎn)移到新table中，從而完成擴(kuò)容 ->>分析1.1
transfer(newTable);
// 6. 新數(shù)組table引用到HashMap的table屬性上
table = newTable;
// 7. 重新設(shè)置閾值
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
/**
* 分析1.1：transfer(newTable);
* 作用：將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)（鍵值對）轉(zhuǎn)移到新table中，從而完成擴(kuò)容
* 過程：按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入
*/
void transfer(Entry[] newTable) {
// 1. src引用了舊數(shù)組
Entry[] src = table;
// 2. 獲取新數(shù)組的大小 = 獲取新容量大小
int newCapacity = newTable.length;
// 3. 通過遍歷 舊數(shù)組，將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù)（鍵值對）轉(zhuǎn)移到新數(shù)組中
for (int j = 0; j < src.length; j++) {
// 3.1 取得舊數(shù)組的每個(gè)元素
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
// 3.2 釋放舊數(shù)組的對象引用（for循環(huán)后，舊數(shù)組不再引用任何對象）
src[j] = null;
do {
// 3.3 遍歷 以該數(shù)組元素為首 的鏈表
// 注：轉(zhuǎn)移鏈表時(shí)，因是單鏈表，故要保存下1個(gè)結(jié)點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)移后鏈表會(huì)斷開
Entry<K,V> next = e.next;
// 3.3 重新計(jì)算每個(gè)元素的存儲(chǔ)位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
// 3.4 將元素放在數(shù)組上：采用單鏈表的頭插入方式 = 在鏈表頭上存放數(shù)據(jù) = 將數(shù)組位置的原有數(shù)據(jù)放在后1個(gè)指針、將需放入的數(shù)據(jù)放到數(shù)組位置中
// 即 擴(kuò)容后，可能出現(xiàn)逆序：按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
// 訪問下1個(gè)Entry鏈上的元素，如此不斷循環(huán)，直到遍歷完該鏈表上的所有節(jié)點(diǎn)
e = next;
} while (e != null);
// 如此不斷循環(huán)，直到遍歷完數(shù)組上的所有數(shù)據(jù)元素
}
}
}
從上面可看出：在擴(kuò)容resize（）過程中，在將舊數(shù)組上的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)移到 新數(shù)組上時(shí)，轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)操作 = 按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的頭部依次插入，即在轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)、擴(kuò)容后，容易出現(xiàn)鏈表逆序的情況
設(shè)重新計(jì)算存儲(chǔ)位置后不變，即擴(kuò)容前 = 1->2->3，擴(kuò)容后 = 3->2->1
- 此時(shí)若（多線程）并發(fā)執(zhí)行
put（）操作，一旦出現(xiàn)擴(kuò)容情況，則 容易出現(xiàn) 環(huán)形鏈表，從而在獲取數(shù)據(jù)、遍歷鏈表時(shí) 形成死循環(huán)（Infinite Loop），即 死鎖的狀態(tài)，具體請看下圖：
初始狀態(tài)、步驟1、步驟2
示意圖
示意圖
示意圖
注：由于 JDK 1.8 轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)操作 = 按舊鏈表的正序遍歷鏈表、在新鏈表的尾部依次插入，所以不會(huì)出現(xiàn)鏈表 逆序、倒置的情況，故不容易出現(xiàn)環(huán)形鏈表的情況。
但
JDK 1.8還是線程不安全，因?yàn)?無加同步鎖保護(hù)
8.3 為什么 HashMap 中 String、Integer 這樣的包裝類適合作為 key 鍵
示意圖
8.4 HashMap 中的 key若 Object類型， 則需實(shí)現(xiàn)哪些方法？
示意圖
至此，關(guān)于HashMap的所有知識講解完畢。
9. 總結(jié)
本文主要講解 Java的 HashMap 1.7源碼 & 相關(guān)知識
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