HashMap原理-1.7

之所以分两篇文章记录，因为之前一直看的1.7的源码，而且网上很多的都是关于1.7的，今天在1.8上打开源码一看，居然懵了。没想到1.8的实现变化这么大。所有特地拿一篇文章来记录下。

本章只介绍1.7的情况

1.HashMap存储结构

哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。当下标有冲突的时候，就需要解决冲突，目前解决冲突的方法有：

开放定址法（线性探测再散列，二次探测再散列，伪随机探测再散列）
再哈希法
链地址法
建立一个公共溢出区

Java中的hashmap的解决办法就是采用的链地址法。

源码分析

数据结构

/**
 * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.，长度必须为2的指数次，为什么？其中非常重要的原因就是为了hash的平均分布 
 */
transient Entry<K,V>[] table;  //定义table数组，类型为Entry

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {  //entry，即链表结构，存放key，value，next节点
    final K key;
    V value;
    Entry<K,V> next;
    int hash;

2.HashMap put方法

打个比方，第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。

public V put(K key, V value) {
    if (key == null)
        return putForNullKey(value); //空值的put，放到index0的位置
    int hash = hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length); //获取Hash值对应的数组index
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  //获取数组index的entry，如果不为空则寻找下一个节点，直到到entry为null
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { //如果key相同，则替换key的value，或者
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }

    modCount++;
    addEntry(hash, key, value, i); //添加元素
    return null;
}

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {  //如果超过装载因子的最大值，则需要对数组进行扩容
        resize(2 * table.length);
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = indexFor(hash, table.length);  //获取hash对应的新的index
    }

    createEntry(hash, key, value, bucketIndex); //创建entry
}

/**
 * Like addEntry except that this version is used when creating entries
 * as part of Map construction or "pseudo-construction" (cloning,
 * deserialization).  This version needn't worry about resizing the table.
 *
 * Subclass overrides this to alter the behavior of HashMap(Map),
 * clone, and readObject.
 */
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];  //将当前数组index的节点保存
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);  //数组index的值更新为新节点，之前的节点变为新节点的next节点；
    size++;
}

3.HashMap get方法

    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();  //null值获取
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key); //求key的hash值
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; //在数组中查找hash值对应的下标
             e != null;
             e = e.next) {//如果entry不为null的情况下，继续遍历链表的下一个节点，直到查找到key相同，且hash值相同的，返回搜索结果
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

/**
     * Offloaded version of get() to look up null keys.  Null keys map
     * to index 0.  This null case is split out into separate methods
     * for the sake of performance in the two most commonly used
     * operations (get and put), but incorporated with conditionals in
     * others.
     */
    private V getForNullKey() {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }

4.HashMap扩容

/**
 * Rehashes the contents of this map into a new array with a
 * larger capacity.  This method is called automatically when the
 * number of keys in this map reaches its threshold.
 *
 * If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not
 * resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.
 * This has the effect of preventing future calls.
**/

void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {  //判断是否达到最大容量
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        boolean oldAltHashing = useAltHashing;
        useAltHashing |= sun.misc.VM.isBooted() &&
                (newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
        boolean rehash = oldAltHashing ^ useAltHashing;
        transfer(newTable, rehash); //扩容，将原来的数据添加到新的数组中
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

    /**
     * Transfers all entries from current table to newTable.
     */
    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        for (Entry<K,V> e : table) {
            while(null != e) {
                Entry<K,V> next = e.next;
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

5.HashMap缺点

a.不支持多线程，即非线程安全；