HashMap 1.8

1、重要参数

　　和1.7中的相同，不在赘述。变化之处在于table不在是Entry类型而是Node类型，即1.8中拉链法中的节点类型变为Node。但其实结构并没有发生很大的变化，1.8中的HashMap会引入红黑树来解决Hash表冲突过多带来的退化问题，所以Node不仅仅是链表上的节点也是红黑树上的节点。当然在equal中做了一点优化，即判断equal的时候如果两个引用指向同一个对象那么直接返回相等。

1、构造器

　　共有四个构造器，根据构造HashMap的时候是否传入具体存储的内容可分为两类。一般使用的时候直接传入HashMap的参数并会传一个Collection进去。

　　一如1.7，构造器最终都是调用前签名为HashMap(int,float)的构造器。

• int initialCapacity。计算出比initialCapacity大的最小的2的幂作为threshold。同样的懒加载机制，没有设置Capacity更没有新建。不同于1.7的是initalCapacity向上取2幂后的结果作为Capacity，1.8中直接作为threshold。
• float loadFatory。

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);
    }

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
     * capacity and the default load factor (0.75).
     *
     * @param  initialCapacity the initial capacity.
     * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative.
     */
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

    /**
     * Constructs a new <tt>HashMap</tt> with the same mappings as the
     * specified <tt>Map</tt>.  The <tt>HashMap</tt> is created with
     * default load factor (0.75) and an initial capacity sufficient to
     * hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.
     *
     * @param   m the map whose mappings are to be placed in this map
     * @throws  NullPointerException if the specified map is null
     */
    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        putMapEntries(m, false);
    }

2、put

　　老大难的put方法，底层调用的是putVal方法。极简主义的编码风格让这段代码看起来晦涩且又长又硬。

　　内容因为红黑树的引入略有区别，但总体的结构和1.7类似

• 判断是否是第一次使用HashMap，如果是那么就先初始化table。
• 把Key为Null的KV对放在同一个地方
• 放入节点

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {

        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;   （1）

        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) （2）
            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;
    }

　　（1)：声明了一些变量为了后续使用，包括代表数组的tab，新插入节点p，以及两个整形变量n i

　　（2）:懒加载机制，不传值的构造器新建HashMap的时候没有创建数组，需要在第一次使用的时候初始化数组

2.1 第一次使用初始化数组　　

        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;

　　　　当tab为null或者tab的长度为0的时候，需要调用resize方法，resize方法既可以用来初始化一个空的数组也可以用来扩容，这里resize被用来扩容，扩容完毕后n的值为新数组的长度。这里用了两个条件判断是否需要扩容，table==null很好理解，为什么还要tab.length==0呢？

　　

　　采用无参的构造器新建一个HashMapdebug跟踪扩容的过程，跟踪进入resize方法，因为使用的无参构造器，所以当第一次使用HashMap即没有初始化table的时候,oldTabl=null oldCap=0 oldThr=0，因此resize方法执行到第二个else。

　　

　　　扩容结束后的结果，然后返回。

　

　　再次使用指定初始容量的构造器新建HashMap观察扩容过程。指定initialCapacity为15。当第一次来到扩容的时候oldThr变成了16，oldCap由于原始数组没有被初始化所以仍然是0。这个结果和上面分析构造器中initialCapacity的作用相同即作为参考来选择初始Threshold。

　　继续往下走，来到rezise的第二个else的时候，新数组的newCap已经是oldThr，看到这里才恍然大悟：initialCapacity果然是用来设置容量的！！！

　　再往下走的结果都和上面相同了根据threshold和newCap计算出newThr，并返回新建的数组。

　　总结起来在1.8中如果在新建HashMap的时候传入了一个int参数作为数组的容量，它是经过这样一系列过程最终影响到数组的容量。

　　其实从可读性的角度来说，JDK工程师这么起变量名字是有待商榷的，明明是InitialCapacity却赋值给了Threshold。但是从另一个角度来说InitialCapacity只有在初始化数组的时候才会用，也就是说他只使用一次，如果为了只使用一次的变量还单独在HashMap类里存储起来是一种浪费，所以他们通过这种丧失了可读性的方式，换来了内存使用的高效性。

　　 　　

    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
　　　　
　　　　　　（1）
        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;
        @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;
    }

2.2 没有发生哈希冲突

　　没有发生哈希冲突直接把新Node放到table[i]处。

        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

2.3 发生了哈希冲突

　　在上一步的if判断中，p指向了table[i]处的节点，在这里又声明了一个e引用。

　　如果待插入的节点和p指向的节点相同，那么就让e指向p。　　

　　如果不相同且p指向的table[i]是树节点，那么就执行插入树节点的方法putTreeVal，并让e指向该方法的返回值。

　　如果上述都不满足就说明p节点是一个普通的节点，那么和1.7中的思路类似，遍历链表上的节点并找到合适的插入位置，在这一步骤中并没有给引用e赋值。

　　执行完上述三步后，如果e!=null说明此时存在了一个和待插入节点完全相同的节点，处理逻辑也和1.7相同，用新的值覆盖旧的值并返回旧的值。