JDK1.8 hashMap原始碼分析

預設初始容量為16

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

最大容量為2^30

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

預設負載因子為0.75f

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

THRESHOLD 閥值，臨界值，hashmap實際容量達到閥值後進行擴容。

hashMap的建構函式
1.無參構造，使用預設的初始容量16，預設的負載因子0.75f

   public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

　　2.指定初始容量

    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

　　3.指定初始容量和負載因子，如果指定的初始容量大於支援的最大容量2^30次方則重設初始容量為2^30次方。

    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);  // jdk1.7此處 threshold = initialCapacity;閥值直接等於初始容量，會在第一次put時重設閥值。
    }

　　然後設定閥值

    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;
    }

對設定的初始容量加一後進行一系列的右移然後或運算，如設定初始容量為9，結果為16，設定初始容量為16，則結果為16。也就是說找到 小於等於（n-1）*2的最大的2的次方的值。

所以如果不指定初始容量，則初始容量和閥值都為16。

　　4.直接根據接收一個map的建構函式建立map

    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        putMapEntries(m, false);
    }

put方法，才初始化node陣列

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
　　　　  // transient Node<K,V>[] table;  如果node陣列沒有初始化則進行一個resize。
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
　　　　　　//對陣列執行擴容操作。
            n = (tab = resize()).length;
　　　　　　// 對陣列長度減一和key的hash值進行與運算得到陣列下標，查詢此下標是否有值。
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
　　　　　　// 沒值就新建一個node將key，value放在此下標上
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
　　　　　　// 運算得到的陣列對應的下標已經有值了，則判斷已經存在的值的key和將要儲存的key是否都相同
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
　　　　　　　　　　// 如果相同，則將舊值p賦給e
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
　　　　　　　　　　// 如果舊值是一個樹結點，則將新值放進這個紅黑樹中。
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
　　　　　　　　　　// 是連結串列結構
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
　　　　　　　　　　　　　　// 將新的key，value放在連結的新的節點上
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
　　　　　　　　　　　　　　// TREEIFY_THRESHOLD =8,如果連結串列的長度為8，則轉為紅黑樹。
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

resize方法：在第一次put元素的時候就執行一次。final Node<K,V>[] resize()         Node<K,V>[] oldTab = table;

　　　　　　//第一次put時table為null
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;  // 舊的node陣列的長度
        int oldThr = threshold;  // 舊的閥值
        int newCap, newThr = 0; 
        if (oldCap > 0) {
　　　　　　// 如果舊的陣列的長度大於2^30次方，則舊的閥值為int型的最大值即為2^31次方
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
　　　　　　　　// 新的陣列的長度為舊的陣列長度的兩倍，如果舊的陣列的長度的兩倍小於最大容量2^30,且舊的陣列的長度大於等於預設初始容量16，則新的閥值為舊的閥值的兩倍。
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
　　　　　　//如果舊的閥值大於0，且node陣列沒有初始化，即剛建立hashMap，且指定了初始容量。第一次put。則，新的容量等於舊的閥值
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;  // 16
        else { 
// zero initial threshold signifies using defaults
　　　　　　　　// 即建立HashMap用的是無參構造，還未初始化陣列，則設定陣列長度為預設容量16，閥值為預設負載因子0.75f*16=12

            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
　　　　// 只有在用hashmap的帶參構造建立map且第一次put陣列沒有初始化時。此時新陣列的長度為建立map時的閥值。
        if (newThr == 0) {
　　　　　　　// 修改建立map時賦的閥值，為其自身的0.75.而這時建立的陣列的長度為建立map時賦的閥值，如建立時指定了初始容量為9，則會建立一個初始容量為16的陣列，後將閥值設為12.
            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];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    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;
    }

建立紅黑樹替換之前的連結串列

  /**
     * Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless
     * table is too small, in which case resizes instead.
     */
    final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do {
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

 

1.7和1.8的區別

1、（無參構造不同）1.8的無參構造沒有初始化閥值，在第一次put時如果閥值未初始化的話才設陣列的容量為預設初始容量，閥值為容量的0.75。1.7的無參構造和帶參構造都指定了了閥值等於初始容量。

2、（帶參構造的初始閥值不同）用帶參構造的話1.7的閥值等於初始容量，第一次put時設為f(n)*0.75。1.8用帶參構造建立map時，閥值為f(n)即小於等於（n-1）*2的最大的2的次方的值，n為指定的初始容量或為預設初始容量

3、（陣列長度的值來源不同，但結果相同）1.7和1.8都是在第一次put時初始化陣列。不同的是1.7直接將陣列的長度設為了f(n)，將閥值設為了長度的0.75。1.8是在第一次put中的resize中初始化陣列，如果是帶參構造建立的map則將初始閥值設為陣列的長度，再修改閥值為其自身的0.75

4、（資料結構不同）1.7的資料結構為陣列+連結串列。1.8的資料結構為陣列+連結串列+紅黑樹。當連結串列的長度大於8時，將連結串列修改為紅黑樹，將原來連結串列資料複製進去

5、（resize方法不同）1.8陣列未初始化時也是通過resize進行初始化的

未完待續...