HashMap 这种Key,Value 的存储结构,是我们在写代码中经常使用到的.可以说使用是非常频繁的,不过现在使用JSONObject也是非常多的,二者都是实现了Map接口。
所以看下HashMap源码是非常有必要的.
这里我们要看下 HashMap的内部类.
这里的 Node 节点就是 HashMap存放数据的结构. hash 计算出来的哈希值,key就是HashMap中的key,value就是key对应的value的值. 这个 next 就是 key 不一样,计算出来的hash却是一样的,这样就有了hash冲突,所以就将节点存放在next里面了,从尾部插入进去. java8 后,如果next的长度是大于8的话,就会转化了红黑树来存储,那样获取值的速度变快了。
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;
}
}TreeNode 这个内部类就是表示红黑树的. TODO 后续进行更新.
参数, 可以看到 HashMap 是使用了一个数组来进行存储 Node节点.
transient Node<K,V>[] table;
transient int size;
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; 构造函数
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
当使用无参构造函数的时候,只是对 loadFactor 进行了赋值操作
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
// 传递一个int类型的参数时候,就会计息往下调用构造函数
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
对值进行判断,怕你可能传入进来一个负数来测试玩玩哈哈哈。
最后调用到了tableSizeFor方法,可以看到这个方法是对传入进来的参数,进行一连串的位运算.
*/
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);
}
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;
}
// 传入 Map 的实现类的话,就是往下继续调用 putMapEntries方法
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
/**
传入 m.size()的长度,长度大于0就会走逻辑代码.最后可以看到 迭代了m,然后调用putVal来将值放入Map中
*/
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
else if (s > threshold)
resize();
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);
}
}
}put 添加方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
// 根据传入进来的key来计算对应的hash值
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
/**
putVal 就是
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
// 定义一些变量
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// table 赋值给 tab 并判断是否等于null 或者 tab的长度是否等于0,如果是的话，就会调用resize来进行扩容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
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) // -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;
}
/**
扩容方法
table使用 oldTab来进行存储,拿出oldTab的长度(如果oldTab是null的话,对应的长度就是为0).
oldThr 是 记录 threshold 之前的值, newCap / newThr就是需要扩容使用到的变量命名.
这里分为
1 : oldCap 是大于0的。 如果比 MAXIMUM_CAPACITY 还是要大的话,就说明里面存储的元素是太多了,就直接返回oldTab. 还有一种就是 newCap等于oldCap的1.5倍并且小于MAXIMUM_CAPACITY和oldCap是大于默认16的,就会进行1.5倍的扩容
2 : oldThr 大于 0, newCap(扩容新长度) 就是等于 oldThe的值.
3 : 否则就是都使用默认的值大小
*/
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) {
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 threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
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;
/**
使用扩容后的newCap来创建一个数组,oldTab不是null,然后就需要将老的值赋值到新的newTab里面来.
使用下标来进行迭代,获取每个下标的Node节点的值,然oldTab[j]赋值给e后,然后将oldTab[j]重置为null.
这里面的进行Node复制是有分为下面几种, Node的next节点是没有值得,next下面是由值,e节点转化为了红黑树.
1 : 如果e.next是null,也就是没有值,newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e来赋值.
2 : 如果e是TreeNode的话,就会调用((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap)方法.
3 : 然后可以看到 do while 循环里面, while 里面的条件是 e.next != null 才会进去,也就是next是由值得情况下才会进入到这里面来.然后可以看到一些系取节点啊,赋值给变量啊,然后赋值给新创建的Node数组下标然后将之前的node节点重置为null。 这里就需要读者对这些代码来慢慢消化了.仔细想看,就是对node节点的取值,赋值,重置等操作.
*/
@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;
}get 方法,是通过key来获取出对应的value.
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
// 传入key来计算出哈希值
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
/**
如果 table不是Null,并且长度是大于0的,能够根据 (n-1) & hash 得出来的下标是在tab里面能获取到值得,才会进入逻辑代码,否则就是返回null.
如果first的hash是于传入进来的hash相同,斌且给key的值也是相同的话,就会返回first节点.
拿node的next节点,如果是TreeNode的类,就会走TreeNode对应的getTreeNode方法(链表的长度大于8就会转化为红黑树). 否则的话就就迭代这个Node,退出的条件就是 e.next == null,就说说明下面没有对应的节点了。
这里拿值得逻辑,还是比较容易理解得。 先根据计算出来得hash值,去数组中是否可以获取到对应得值,如果有就先会对first进行判断,是否满足条件.如果不满足的话,就说明这个key的hash是由冲突的,也就是由二个不同的值,计算出来相同的hash值,这个时候就会用链表(Node)来进行存储,如果长度是大于8的话,就会转化为TreeNode的红黑树.
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; 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;
}isEmpty 方法,这里就直接使用 size == 0 来进行判断,如果你的map是null的话,直接调用这个方法就会出现空指针.
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
} 这里只是选用了 put 和 get方法来进行讲解,因为这二个是经常调用的,所以得明白是一个怎么样得大体流程走向才行.