JAVA源碼分析-HashMap源碼分析(二)

本文繼續分析HashMap的源碼。本文的重點是resize()方法和HashMap中其他的一些方法,希望各位提出寶貴的意見。

話不多說,咱們上源碼。

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        
        //如果老的數組為空,老的數組容量設為0
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        
        //如果老的數組容量大于0,首先判斷是否大于等于HashMap的最大容量,
        //如果true,將閾值設置為Integer的最大值,同時數組容量不變
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            
            //如果擴容后的數組容量小于我們規定的最大數組容量,而且老的數組容量大于等于16,
            //對數組進行擴容,擴容后的數組容量為原來的兩倍;同時閾值也擴容為原來的兩倍
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        
        //如果老的數組容量為0,而且老的閾值大于0,則新的容量=老的閾值
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               //老的閾值=0,容量和閾值都初始化為默認值,即16和12
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        
        //如果新的閾值為0,為新的閾值賦值
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        //首先定義一個新的容量的數組
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
        //遍歷老的數組
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                //如果鏈表中只有一個數據,直接重新計算hash值,放入新的數組中
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                //如果e是紅黑樹,需要將紅黑樹拆分后放入新的數組中
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<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;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.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;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
}

上面一段代碼的內容比較好理解,都已經根據注釋就能看懂,主要的內容在下半部分:擴容后和擴容前,數據存放位置的變化。我們可以理解一下。

經過觀測可以發現,我們使用的是2次冪的擴展(指長度擴為原來2倍),所以,元素的位置要么是在原位置,要么是在原位置再移動2次冪的位置。看下圖可以明白這句話的意思,n為table的長度,圖(a)表示擴容前的key1和key2兩種key確定索引位置的示例,圖(b)表示擴容后key1和key2兩種key確定索引位置的示例,其中hash1是key1對應的哈希與高位運算結果。

image

元素在重新計算hash之后,因為n變為2倍,那么n-1的mask范圍在高位多1bit(紅色),因此新的index就會發生這樣的變化:

image

因此,我們在擴充HashMap的時候,不需要像JDK1.7的實現那樣重新計算hash,只需要看看原來的hash值新增的那個bit是1還是0就好了,是0的話索引沒變,是1的話索引變成“原索引+oldCap”,可以看看下圖為16擴充為32的resize示意圖:

image

這個設計確實非常的巧妙,既省去了重新計算hash值的時間,而且同時,由于新增的1bit是0還是1可以認為是隨機的,因此resize的過程,均勻的把之前的沖突的節點分散到新的bucket了。這一塊就是JDK1.8新增的優化點。有一點注意區別,JDK1.7中rehash的時候,舊鏈表遷移新鏈表的時候,如果在新表的數組索引位置相同,則鏈表元素會倒置,但是從上圖可以看出,JDK1.8不會倒置。

小結

以上就是HashMap中比較重要的源碼分析,希望大家能有所收獲。高并發時,HashMap還有一些問題,具體是啥問題,大家搜一搜吧,后續可能會出相應的文章,屆時再詳細解析。所以,在高并發的情況下,還是盡量使用ConcurrentHashMap,后續也會對ConcurrentHashMap的源碼進行解析,希望大家關注。

參考

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