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JDK8的HashMap源码学习笔记

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itliusir
发布2018-05-21 16:58:51
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发布2018-05-21 16:58:51
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文章被收录于专栏:刘君君刘君君

正文:

概念

HashMap是数组+链表+红黑树实现的,红黑树是在JDK8中增加的,优化了链表过长的效率问题

HashMap
HashMap

HashMap

泊松分布

HashMap源码注释有提到这个概念,泊松分布是单位时间内独立事件发生次数的概率分布,指数分布是独立事件的时间间隔的概率分布,可以参考阮一峰泊松分布博客

设计

方法参数

  • 都会带hash值作为参数(通常由公共参数提供),允许它们彼此调用而无需重新计算用户哈希代码。

全局变量

代码语言:javascript
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static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;		// 默认初始容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;		//最大容量(超出则扩为(2^31)-1)
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;		//默认加载因子
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;				//转树的阈值
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;			//当桶数组容量小于该值时,优先进行扩容,而不是树化(容量大小会影响碰撞率)
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;			//红黑树转链表阈值(扩容时候红黑树拆分用到)
int threshold;		//当前HashMap所能容纳键值对数量的最大值

算threshold的方法:

代码语言:javascript
复制
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;
}

tableSizeFor()方法作用是算出大于或等于cap的最小2的幂,如2^5+1的结果则是2^6也就是64

hash()方法

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

hash

可以看到在JDK8的实现中,优化了高位运算的算法,自己的高半区和低半区做异或,减少了低位的碰撞率。

putVal()方法

代码语言:javascript
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final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    //初始化buckets table+为null扩容
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
      n = (tab = resize()).length;
    //位置为null直接插入新的节点
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
      tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
      Node<K,V> e; K k;
      //如果hash值相同并且key相同则直接覆盖
      if (p.hash == hash &&
          ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
        e = p;
      //判断该链是不是红黑树,是的话走Tree版本的putVal
      else if (p instanceof TreeNode)
        e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
      //否则则是链表
      else {
        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
          //如果下个节点为空则放入下个节点
          if ((e = p.next) == null) {
            p.next = newNode(hash, key, value, null);
            //链表长度大于8转换为红黑树进行处理
            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
              treeifyBin(tab, hash);
            break;
          }
          //覆盖
          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;
    //超出当前容量最大值就扩容
    if (++size > threshold)
      resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

resize()方法

我们先来看下扩容机制,在HashMap中元素位置都是2的幂,接下来我们来看具体代码实现

代码语言:javascript
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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) {
      //如果当前容量大于默认值2^30,则扩容至2^31-1
      if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return oldTab;
      }
      //double
      else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
               oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
        newThr = oldThr << 1; // double threshold
    }
    //initial capacity
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
      newCap = oldThr;
  	//默认构造方法初始化Cap
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
      newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
      newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
  	//newThr 为 0 时,按阈值计算公式进行计算
    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) {
      //把每个bucket都移动到新的buckets中
      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)
            //对红黑树进行拆分
            ((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;
            //遍历链表
            do {
              next = e.next;
              //原位置(根据0和非0判断是否扩容)
              if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                if (loTail == null)
                  loHead = e;
                else
                  loTail.next = e;
                loTail = e;
              }
              //原位置+oldCap
              else {
                if (hiTail == null)
                  hiHead = e;
                else
                  hiTail.next = e;
                hiTail = e;
              }
            } while ((e = next) != null);
            //原位置的放到bucket里
            if (loTail != null) {
              loTail.next = null;
              newTab[j] = loHead;
            }
            //原位置+oldCap的放到bucket里
            if (hiTail != null) {
              hiTail.next = null;
              newTab[j + oldCap] = hiHead;
            }
          }
        }
      }
    }
    return newTab;
}

split()方法

该方法是红黑树拆分方法,普通链表需要拆分,红黑树也同样需要拆分

代码语言:javascript
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final void split(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab, int index, int bit) {
    TreeNode<K,V> b = this;
    // Relink into lo and hi lists, preserving order
    TreeNode<K,V> loHead = null, loTail = null;
    TreeNode<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
    int lc = 0, hc = 0;
  	//对红黑树节点进行分组(同链表一个原理)
    for (TreeNode<K,V> e = b, next; e != null; e = next) {
      next = (TreeNode<K,V>)e.next;
      e.next = null;
      if ((e.hash & bit) == 0) {
        if ((e.prev = loTail) == null)
          loHead = e;
        else
          loTail.next = e;
        loTail = e;
        ++lc;
      }
      else {
        if ((e.prev = hiTail) == null)
          hiHead = e;
        else
          hiTail.next = e;
        hiTail = e;
        ++hc;
      }
    }

    if (loHead != null) {
      //如果 loHead 不为空,且链表长度小于等于 6,则将红黑树转成链表
      if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
        tab[index] = loHead.untreeify(map);
      else {
        //原位置的放到bucket里
        tab[index] = loHead;
        if (hiHead != null) // (else is already treeified)
          loHead.treeify(tab);
      }
    }
    if (hiHead != null) {
      if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
        tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
      else {
        //原位置+oldCap的放到bucket里
        tab[index + bit] = hiHead;
        if (loHead != null)
          hiHead.treeify(tab);
      }
    }
}

untreeify()方法

此方法是将红黑树转为链表

代码语言:javascript
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final Node<K,V> untreeify(HashMap<K,V> map) {
    Node<K,V> hd = null, tl = null;
    for (Node<K,V> q = this; q != null; q = q.next) {
      //转为Node
      Node<K,V> p = map.replacementNode(q, null);
      if (tl == null)
        hd = p;
      else
        tl.next = p;
      tl = p;
    }
    return hd;
}

Node<K,V> replacementNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {
    return new Node<>(p.hash, p.key, p.value, next);
}

晚安~

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原始发表:2018-03-11,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • 正文:
  • 概念
    • 泊松分布
    • 设计
      • 方法参数
        • 全局变量
          • hash()方法
            • putVal()方法
              • resize()方法
                • split()方法
                  • untreeify()方法
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