HashMap源码分析——Java全栈知识（8）

jdk1.7和jdk1.8的HashMap的原理有一点出入我们就分开讲解：

1、JDK1.7中的HashMap

JDK1.7中的HashMap是通过数组加链表的方式存储数据。他的底层维护了一个Entry数组，通过哈希函数的计算出来哈希值，将待填数据根据计算出来的哈希值填入到对应位置。如果发生哈希冲突就以链表的方式存储在对应位置。形成链式结构。

2、JDK1.8中的HashMap

JDK1.8中的HashMap是数组+链表+红黑树的方式实现，底层维护了一个Node数组，当我们哈希冲突比较严重的时候，并且数组长度大于64（如果不足64优先扩容数组），链表长度大于等于8的时候，HashMap会将该链表转化为红黑树。值得注意的是如果此时我们减少红黑树中的节点，当节点数量小于等于6的时候，HashMap才会将红黑树转化位链表。

红黑树的好处

当哈希冲突比较严重的时候，也就是链表过长的时候，我们查找元素的时间复杂度就变成了O（n），也就是链表查找元素的时间复杂度，到那时我们哈希表就体现不出优势了。此时我们将链表转化位红黑树，而红黑树的查找时间复杂度是O（logN），就优化了HashMap的查找效率/

转化位红黑树的阈值为什么是6和8

因为如果我们频繁添加删除元素，使得链表的长度恰好是7左右，如果转化阈值是7则会频繁的转化位链表和红黑树，从而占用大量的CPU资源，设置为6和8就可以很好的避免此类情况。

哈希负载因子

默认的哈希负载因子是0.75，也就是如果当前元素/数组大小>=0.75，数组就必须要进行扩容。这个负载因子可以在构造函数中传入进行自定义。

3、HashMap的构造函数

    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);}

HashMap有如上四个构造函数，参数分别是空，initialCapacity，initialCapacity和loadFactor，Map<? extends K, ? extends V> m

initialCapacity：指定HashMap的大小。
loadFactor：哈希负载因子。
Map<? extends K, ? extends V> m：Map集合。

值得注意的是如果我们不指定数组大小，那么HashMap的默认大小就是16。如果我们指定大小，例如33，那么会调用如下函数：

    /*** Returns a power of two size for the given target capacity.*/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;}

我第一眼看到这个函数直接一句卧槽，这都什么呀。我们仔细算一下就知道，这个函数会返回比我们传入的值更大的最近的一个2进制值，例如传入33，返回的就是64.

也就是无论我们指定的数是几HashMap都会以2进制的大小进行初始化。这个跟HashMap的扩容机制有关，HashMap是以2倍的方式进行扩容

4、HashMap的put的过程

public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}// 第四个参数 onlyIfAbsent 如果是 true，那么只有在不存在该 key 时才会进行 put 操作
// 第五个参数 evict 我们这里不关心
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// 第一次 put 值的时候，会触发下面的 resize()，类似 java7 的第一次 put 也要初始化数组长度// 第一次 resize 和后续的扩容有些不一样，因为这次是数组从 null 初始化到默认的 16 或自定义的初始容量if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;// 找到具体的数组下标，如果此位置没有值，那么直接初始化一下 Node 并放置在这个位置就可以了if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {// 数组该位置有数据Node<K,V> e; K k;// 首先，判断该位置的第一个数据和我们要插入的数据，key 是不是"相等"，如果是，取出这个节点if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;// 如果该节点是代表红黑树的节点，调用红黑树的插值方法，本文不展开说红黑树else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {// 到这里，说明数组该位置上是一个链表for (int binCount = 0; ; ++binCount) {// 插入到链表的最后面(Java7 是插入到链表的最前面)if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);// TREEIFY_THRESHOLD 为 8，所以，如果新插入的值是链表中的第 8 个// 会触发下面的 treeifyBin，也就是将链表转换为红黑树if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}// 如果在该链表中找到了"相等"的 key(== 或 equals)if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 此时 break，那么 e 为链表中[与要插入的新值的 key "相等"]的 nodebreak;p = e;}}// e!=null 说明存在旧值的key与要插入的key"相等"// 对于我们分析的put操作，下面这个 if 其实就是进行 "值覆盖"，然后返回旧值if (e != null) {V oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;// 如果 HashMap 由于新插入这个值导致 size 已经超过了阈值，需要进行扩容if (++size > threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);return null;
}