HashMap的底层实现

疫情原因，今年的五一没出去浪，在家没事，写个博客记录下Java中HashMap的put操作。

当执行下面这段代码，put一个值的时候，流程是什么样的呢？

HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("姓名", "张三");

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

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
} 

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // 判断桶是否为空
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    //    (n - 1) & hash 计算下标，为空时直接放入
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        // 值相等则直接覆盖
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        // 红黑树
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        // 链表
        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)
        // 扩容
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

以上是源码，下面引用一张图来理解下上面的代码中寻址的过程：

1、首先会拿着key值，计算出hashcode值，h = key.hashCode()

2、再将该值右移16位后与原值做异或操作，h ^ (h >>> 16)，这个叫扰动函数，目的是让高低16位参与运算减少hash碰撞的几率。

3、然后用 hashCode 和 n-1 做与运算，1.8之前是用 hashCode 对数组长度取模，1.8对算法进行了优化，这样做的效果和对 hashCode 取模是一样的，但是效率会比之前高很多。

 这样就找到了key要存放的位置，接下来就是把值放入相应的位置

1、如果没碰撞直接放到bucket里；

2、如果节点已经存在就替换old value；

3、如果碰撞了，以链表的形式存在buckets后；

4、如果碰撞导致链表过长(大于等于TREEIFY_THRESHOLD)，就把链表转换成红黑树；

5、当bucket满了(超过load factor*current capacity)时，就要扩容

扩容就是将原数组的长度扩大2倍，重新计算key的 index，重新放入新的buckets中。