花了一天时间，读了一下HashMap的源码，真是思绪万千：怎么能花这么长时间？效率太低了吧？怎么有些地方还是看不懂，比如红黑树？写HashMap的这些人，到底是什么神仙？思维真的好严谨，设计真的好巧妙啊！
下载了jdk8的源码，先通读+debug过了一遍，啊不，好多遍，直到看的差不多了，这个差不多就是解决了之前的很多疑问，然后边读边顺，画出了流程图，最后又顺了一遍，在源代码上加了注释，现在把这些注释和流程图记录在博客中，以防在某个不经意的瞬间看看~~
一、put方法的流程
先上图，针对红黑树的部分，暂时没有
二、源码分析注释
2.1 put方法
/** * Implements Map.put and related methods * * @param hash hash for key * @param key the key * @param value the value to put * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value * @param evict if false, the table is in creation mode. * @return previous value, or null if none * 注意点： * 1、桶的容量为2^n是为了计算元素存储的索引时更快（取模运算 < 位运算） * 2、hash的计算要用hashCode与自身无符号右移16位进行异或运算，是为了使元素均匀地分布在不同的位置，减少hash碰撞 * 3、链表转红黑树的条件：链表长度>=8 且 桶的容量>=64 * 4、判断两个key是否相同的条件：key的hash值和key完全相同，他们是否完全相同取决于开发者是否重写了hashCode()和equals()方法 * 5、触发数组扩容的条件有两个： * ① 链表长度>=8，但是桶容量不足64 * ② 元素的个数超过了桶容量*加载因子个时需要扩容 * */ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;` /* 插入第一个元素时，table为空，执行数组的初始化操作 */ if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; /* 初始化后的数组为一个容量等于16，元素为null的空数组 */ if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) /*在索引=(n-1)&hash的位置插入元素 索引的计算为取模运算hash%length,但是Java开发人员发现当length为2^n时，hash%length == hash&(n-1) 由于位运算的效率比取模运算高，所以要求数组的容量为2^n */ tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { /*当要插入的位置元素不为空时，说明出现了hash碰撞，则进行冲突处理*/ Node<K,V> e; K k; /*出现冲突的条件是： 两个key的hash相同并且值相等或者值相等 注意：在使用自定义对象为key时，需要重写hashCode()和equals()方法，否则==比较的是两个对象的内存地址*/ if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) //当两个key完全相同时，说明元素已经存在，则返回已存在元素即可 e = p; else if (p instanceof TreeNode) //如果两个元素不存在，且当前元素为一个树节点，则进行红黑树的插入操作 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { //否则，说明当前元素在一个链表中，需要进行链表的插入 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { //判断当前元素的下一个节点是否为空 if ((e = p.next) == null) { //为空则创建新的节点，并插入链表尾部（尾插法） p.next = newNode(hash, key, value, null); //插入之后判断链表的个数是否超过树化阈值8 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st /*超过（含等于）则执行链表转红黑树的操作 注意：在下面的方法中不会直接将链表转成红黑树，还要判断桶的容量是否超过64，超过之后才树化，否则还要继续扩容*/ treeifyBin(tab, hash); //插入成功，直接跳出循环 break; } //如果链表的下一个节点不为空，则比较是否与要插入的key相等 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) //相等说明要插入元素已经存在，直接跳出循环 break; //否则遍历下一个元素 p = e; } } //如果要插入的key已经存在，是否需要覆盖旧值 if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; //默认是覆盖旧值的 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; //LinkedHashMap中使用的方法，在HashMap中是一个空实现 afterNodeAccess(e); return oldValue; } } //每一次修改modCount都要加1 ++modCount; //最后还要判断一次是否需要扩容：添加的元素个数超过了桶的阈值 if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; }
2.2 resize()方法
/** * Initializes or doubles table size. If null, allocates in * accord with initial capacity target held in field threshold. * Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the * elements from each bin must either stay at same index, or move * with a power of two offset in the new table. * 注意点： * 1、首次put，需要进行桶的初始化操作，并返回一个容量为16的空数组 * 2、非首次时先执行扩容，再迁移数据 * ①如果某个索引只有一个元素，则按照新容量计算索引位置，并将元素放到指定位置 * ②如果是个红黑树，则执行红黑树的迁移 * ③如果是个链表，则要判断是否需要重新计算索引 * 不需要计算：直接放入新数组中的旧位置上 * 需要计算：直接放入新数组中[旧位置+旧桶容量]的位置上，即向后移动旧桶容量大小个位置 * * @return the table */ final Node<K,V>[] resize() { //获取现存的桶 Node<K,V>[] oldTab = table; //计算桶的容量：如果桶为空则容量为0，否则为数组长度 int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //将扩容阈值设置为当前桶的阈值，如果元素第一次添加，上面的oldCap和下面的oldThr都为0 int oldThr = threshold; //初始化新桶的容量和扩容阈值都为0 int newCap, newThr = 0; //第一种情况：如果当前桶的容量大于0，说明桶已经被初始化过 if (oldCap > 0) { //检查当前桶的容量是否大于最大值2^30 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { //如果桶的容量已经超过最大值，则将扩容阈值设置为整数最大值 threshold = Integer.MAX_VALUE; //直接返回当前桶，说明已经无法扩容了 return oldTab; } //否则如果扩容2倍后的容量小于最大值且当前容量大于默认值16，则将容量扩大至原来的2倍，即16*2=32 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) //将扩容的阈值也增大到原来的两倍，即16*0.75*2=24 newThr = oldThr << 1; // double threshold } //第二种情况：当前桶容量为0，但是扩容的阈值大于0，则将容量初始化为阈值大小 //这一点是为了处理当开发者初始化HashMap时，指定容量为0但是加载因子不为空的场景？ else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; //第三种情况：当前桶的容量和扩容阈值都不大于0时，直接用默认的容量和加载因子进行初始化，初始化时指定扩容的阈值为容量*加载因子=12 else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } //当新桶的扩容阈值为0时，计算扩容阈值 if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } //最后将全局的扩容阈值设置为新桶的扩容阈值 threshold = newThr; //创建一个新容量的桶（节点数组） @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //将哈希表指向为新桶 table = newTab; //如果旧桶不为空，则执行数据的迁移操作，否则说明是首次初始化，直接返回一个元素个数为0，容量为16的数组，数组元素为空 if (oldTab != null) { //遍历旧桶中的元素：从数组的第一个索引开始 for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; //当元素不为空时，取出当前位置的元素，执行数据迁移，否则继续遍历 if ((e = oldTab[j]) != null) { //先将旧桶中的元素设置为null oldTab[j] = null; if (e.next == null) //如果当前节点的next为空，说明只有这一个元素，直接取当前元素的hash值，计算在新数组中的索引位置 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) //如果当前节点为树节点，则执行红黑树的迁移 ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order //如果是链表，则先初始化链表的元素 Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; //判断当前元素是否需要重新计算索引 if ((e.hash & oldCap) == 0) { //如果不需要，则直接插入原来的索引位置 if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } //如果需要，则插入[原来的索引位置+旧桶容量]的位置 else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } //直到所有元素都已遍历完位置 } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } //最后直接返回新的结构 return newTab; }
不得不说，Doug Lea大神，还有HashMap的设计者是真的牛逼啊，看完HashMap的源码比看完百年孤独更让人觉得孤独啊~~才知道为什么面试官那么喜欢问HashMap了~~~