hashmap

1.前言

2.公共方法

3.全局变量&&公共方法





/*
     * hashmap中同一个桶中的多个节点默认以链表的形式连接，超过一定数量后会以红黑树的形式连接，并将Node转化为TreeNode
     * 由于TreeNode的大小是Node的两倍，所以当bins（链表）数量下降到一定值的时候会再转化回Node
     * 术语描述：
     *  table hashmap中存放数据的数组，所有的操作都是以这个table为入口
     *  hash桶:table数组中的每一个下标位置对应一个hash桶
     *  bins  同一个桶中的所有子节点集合，也就是node的集合
     *  Node  hash桶中的节点
     *  
     */





 1       /**
 2      * 默认初始化容量，必须是2的指数倍
 3      */
 4     static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //  16
 5 
 6     /**
 7      * 最大容量
 8      */
 9     static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
10 
11     /**
12      * 默认的加载因子.
13      */
14     static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
15 
16     /**
17      * 横向链表bin节点的阈值，超过这个值会进行树化（将链表转化为tree）
18      */
19     static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
20 
21     /**
22      * 将树化结构转回链表的阈值
23      */
24     static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
25 
26     /**
27      * 触发树化时的表的最小容量，即当链表长度过大时，优先选择扩容，容量超过64之后，才会对链表进行树化
28      */
29     static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
30     
31     /**
32      * 存储hash entry的数组，第一次使用的时候初始化，在必要的时候进行扩容
33      */
34     transient Node<K,V>[] table;
35 
36     /**
37      * 保存缓存的entry 集合
38      */
39     transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
40 
41     /**
42      * 当前map中的entry set的数量（放入的对象的数量）
43      */
44     transient int size;
45 
46     /**
47      * MyHashMap被结构性修改的次数，如：增减map中entry的数量，rehash。  这个字段主要用于iterators遍历时使用，判断是否存在并发操作问题
48      */
49     transient int modCount;
50 
51     /**
52      * 进行扩容的阈值，= (capacity * load factor).
53      */
54     int threshold;
55 
56     /**
57      * 加载因子.
58      */
59     final float loadFactor;




 1  /**
 2      * hash值计算
 3      */
 4     static final int hash(Object key) {
 5         int h;
 6         return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
 7     }
 8 
 9     /**
10      * 返回2的指数倍的数组大小
11      */
12     static final int tableSizeFor(int cap) {
13         int n = cap - 1;
14         n |= n >>> 1;
15         n |= n >>> 2;
16         n |= n >>> 4;
17         n |= n >>> 8;
18         n |= n >>> 16;
19         return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
20     }
21     /**
22      *返回hash桶中节点的总数量
23      */
24     public int size() {
25         return size;
26     }
27 
28     /**
29      * 判断hash桶是否为空
30      */
31     public boolean isEmpty() {
32         return size == 0;
33     }








4.数据结构




/**
     * bin节点的数据结构
     */
    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;
        }

        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;
        }
    }





5.插入元素





 /**
     * 将对应的key，value放到hashmap中，如果之前存在这个key则直接更新value
     */
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
   
    /**
     * 将一个map添加到当前hashmap中
     * @param m 要添加的map
     * @param evict 当第一次构造这个map时设置为false
     */
    final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
        int s = m.size();
        if (s > 0) {
            if (table == null) { // pre-size
                //计算 map的capacity
                float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
                int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                         (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
                if (t > threshold)
                    threshold = tableSizeFor(t);        //更新阈值
            }
            else if (s > threshold)
                resize();       //如果map的大小超过了当前map的阈值，则进行扩容
            for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
                K key = e.getKey();
                V value = e.getValue();
                putVal(hash(key), key, value, false, evict);    //遍历当前map，将map中的数据加到当前hashmap中
            }
        }
    }

    /**
     * @param hash key的hash值
     * @param key key
     * @param value value
     * @param onlyIfAbsent 是否只有不存在这个key的时候才put
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return 改key中以前的值，或者null 如果这是第一次添加的话
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab;     //指向当前的hash数组
        Node<K,V> p;     //指向当前hash对应桶中的首节点
        int n, i;       //n表示数组的长度
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;     //初始化数组
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)      //判断这个hash所对应的hash桶是否已经有Node节点
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);   //hash桶中无其它数据，直接在hash桶中添加这个节点即可
        else {
            Node<K,V> e;   //保存当前桶中该key对应的数据节点（可能这个key之前插入过） 
            K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))   //当前key存在
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)     //当前桶中的节点为tree节点
                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) // 如果当前桶中的节点数量大于树化阈值，则进行树化
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // 当前key已经在map中存在，根据入参决定是否更新key的值
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;         //修改modCount，用于iterator判断当前是否存在并发
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }




/**
     *将map中的数据放到当前 hashmap中
     */
    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        putMapEntries(m, true);
    }







 





6.获取元素





/**
     * 返回这个key对应的值
     * 找不到这个key或者这个key的值为null时返回null
     */
    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }
    
    /**
     * 判断当前hashmap中是否有这个key
     */
    public boolean containsKey(Object key) {
        return getNode(hash(key), key) != null;
    }

    /**
     * 查找方式：先根据hash值找到hash桶，然后遍历hash桶中的Node链表（或者红黑树），找到这个节点
     * @param hash key的hash值
     * @param key the key
     * @return the node, or null if none
     */
    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; 
        Node<K,V> first, e;     //first保存相应hash桶中的第一个节点
        int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }




/**
     * 判断当前map中是否存在这个值
     */
    public boolean containsValue(Object value) {
        Node<K,V>[] tab; V v;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                    if ((v = e.value) == value ||
                        (value != null && value.equals(v)))
                        return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }







 





7.移除元素





/**
     * 移除指定的节点，返回节点对应的值
     */
    public V remove(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }

    /**
     * 移除指定的数据，实现方式是在链表中跳过当前节点
     * @param matchValue 是否需要匹配值
     */
    final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
            else if ((e = p.next) != null) {
                if (p instanceof TreeNode)
                    node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
                else {
                    do {
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key ||
                             (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                                 (value != null && value.equals(v)))) {
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
                else
                    p.next = node.next;
                ++modCount;
                --size;
                afterNodeRemoval(node);
                return node;
            }
        }
        return null;
    }




/**
     * 清空table中的数据
     */
    public void clear() {
        Node<K,V>[] tab;
        modCount++;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            size = 0;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
                tab[i] = null;
        }
    }







 





7.扩容





/**
     * 扩容或者初始化表。
     * 扩容是double table，这里注意一个hash一致性问题（2的幂）
     * @return the table
     */
    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {   //扩容流程
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double 扩容table的流程，修改容量值和阈值
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // 初始化表的流程，使用默认的初始容量和加载因子
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        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"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];         //使用数组容量初始化空的数组
        table = newTab;                 //将当前新初始化的空数组置为全局变量 table（hashmap存放node的数组）
        if (oldTab != null) {           //如果这次是扩容操作，需要将原表中的数组拷贝到新的数组中（table）
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {  //遍历处理每一个hash桶
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)         //如果这个hash桶中只有一个节点，则直接将这条链移到相应位置即可
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)     //如果子链是树节点，则将树节点进行拆分处理
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;        //存放的是要保留在当前桶中的Node节点链表
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;         //存放的是要放在扩容后新产生的桶（j + oldCap）中的链表
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {   //根据高位是否为1（扩容正好是2倍扩容，高位为1的话说明hash值会落到新桶中），判断数据迁移
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {                  //存放要移到新桶中的Node节点链表
                                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;
    }




8. map视图（keyset，valueset，entryset）




 /**
     * 返回当前map中所有key集合的视图
     */
    public Set<K> keySet() {
        Set<K> ks = keySet;
        if (ks == null) {
            ks = new KeySet();
            keySet = ks;
        }
        return ks;
    }

    /**
     * hashmap 的key视图
     */
    final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public final int size()                 { return size; }
        public final void clear()               { HashMap_tmp.this.clear(); }
        public final Iterator<K> iterator()     { return new KeyIterator(); }
        public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }
        public final boolean remove(Object key) {
            return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
        }
        public final Spliterator<K> spliterator() {
            return new KeySpliterator<>(HashMap_tmp.this, 0, -1, 0, 0);
        }
        public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
            Node<K,V>[] tab;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (size > 0 && (tab = table) != null) {
                int mc = modCount;
                for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                    for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                        action.accept(e.key);
                }
                if (modCount != mc)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

    /**
     * 返回当前map的values的集合视图
     */
    public Collection<V> values() {
        Collection<V> vs = values;
        if (vs == null) {
            vs = new Values();
            values = vs;
        }
        return vs;
    }
    
    /**
     * hashmap的values视图
     */
    final class Values extends AbstractCollection<V> {
        public final int size()                 { return size; }
        public final void clear()               { HashMap_tmp.this.clear(); }
        public final Iterator<V> iterator()     { return new ValueIterator(); }
        public final boolean contains(Object o) { return containsValue(o); }
        public final Spliterator<V> spliterator() {
            return new ValueSpliterator<>(HashMap_tmp.this, 0, -1, 0, 0);
        }
        public final void forEach(Consumer<? super V> action) {
            Node<K,V>[] tab;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (size > 0 && (tab = table) != null) {
                int mc = modCount;
                for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                    for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                        action.accept(e.value);
                }
                if (modCount != mc)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

    /**
     * 返回hashmap的key,value视图
     */
    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
        Set<Map.Entry<K,V>> es;
        return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
    }

    /**
     * hashmap的key value视图
     * 
     */
    final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
        public final int size()                 { return size; }
        public final void clear()               { HashMap_tmp.this.clear(); }
        public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
            return new EntryIterator();
        }
        public final boolean contains(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>) o;
            Object key = e.getKey();
            Node<K,V> candidate = getNode(hash(key), key);
            return candidate != null && candidate.equals(e);
        }
        public final boolean remove(Object o) {
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>) o;
                Object key = e.getKey();
                Object value = e.getValue();
                return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
            }
            return false;
        }
        public final Spliterator<Map.Entry<K,V>> spliterator() {
            return new EntrySpliterator<>(HashMap_tmp.this, 0, -1, 0, 0);
        }
        public final void forEach(Consumer<? super Map.Entry<K,V>> action) {
            Node<K,V>[] tab;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (size > 0 && (tab = table) != null) {
                int mc = modCount;
                for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                    for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                        action.accept(e);
                }
                if (modCount != mc)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }




9.树化




 1 /**
 2      * 将Node链表进行树化，前提是满足树化条件（默认是 桶的数量要达到64），否则进行扩容
 3      */
 4     final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
 5         int n, index; 
 6         Node<K,V> e;    //存放链表的首节点
 7         if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
 8             resize();
 9         else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
10             TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;     //hd存放头节点，tl存放尾节点，建立双向链表
11             do {
12                 TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);   //将node转化为TreeNode
13                 if (tl == null)
14                     hd = p;
15                 else {
16                     p.prev = tl;
17                     tl.next = p;
18                 }
19                 tl = p;
20             } while ((e = e.next) != null);
21             if ((tab[index] = hd) != null)
22                 hd.treeify(tab);
23         }
24     }








        

	      

	    

	  

	  

	    
      
        【推广】
        免费学中医，健康全家人
      
	  

    

    

          原文地址：https://www.cnblogs.com/gc65/p/9671226.html