JDK1.7 HashMap源码学习

    /**
     * 默认初始容量 16，必须是2的幂次方
     * 为什么必须是2的幂次方
     * 
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    /**
     * 最大容量
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 默认负载因子
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 被所有实例共享的，当table还没有膨胀的时候
     */
    static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};

    transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

    transient int size;

    int threshold;

    final float loadFactor;

    transient int modCount;

    static final int ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD_DEFAULT = Integer.MAX_VALUE;

    transient int hashSeed = 0;

    /**
     * 设置初始化容量和负载因子的构造函数
     */
    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;
        threshold = initialCapacity;
        init();
    }

    /**
     * 设置初始化容量的构造函数
     * 默认负载因子是0.75
     */
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    /**
     * 默认构造函数
     * 默认长度是16，默认负载因子是0.75
     */
    public HashMap() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    public V put(K key, V value) {
        // 空的话就进行初始化
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            // put元素时才进行初始化，创建哈希表
            inflateTable(threshold);
        }
        // 空 直接put
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        // 计算hashcode，进行异或运算，返回一个哈希值
        int hash = hash(key);
        // 获取数组的下标（哈希桶）
        int i = indexFor(hash, table.length);
        // 遍历链表
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            // 桶里有重复的key的情况
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        // 桶里无重复的key，新增一个
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

    /**
     * 检索对象哈希代码，并对结果哈希应用一个补充哈希函数，该函数可抵御质量较差的哈希函 * 数。这一点很关键，因为HashMap使用两个长度哈希表的幂，会遇到在低位没有差异的哈的
     * 冲突。注意：空键总是映射到哈希0，因此索引为0。
     */
    final int hash(Object k) {
        int h = hashSeed;
        if (0 != h && k instanceof String) {
            return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
        }

        // 异或运算，提高hashcode的散列性，使其分布更加均匀
        h ^= k.hashCode();

        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }
    
    /**
     * 算出数组的下标
     */
    static int indexFor(int h, int length) {
        // assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
        // hashcode的低位
        // 数组的长度减1再与哈希值进行按位与
        // 是2的幂次方的话，减1后的每一位都是1
        /** 这里就解释了length为什么初始化时必须是2的幂次方数，为了方便计算数组的下标
        * 只有它的长度是2的n次方的时候，我对它进行减1操作时才能拿到全部是1的值，再进行按位与时才能快速的得出数组的下标，并且它的分布是均匀的。
        */
        return h & (length-1);
    }
    

    /**
     * 为table开辟空间
     */
    private void inflateTable(int toSize) {
        // Find a power of 2 >= toSize
        // 必须是2的幂次方
        int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);

        threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
        // 初始化一个数组
        table = new Entry[capacity];
        initHashSeedAsNeeded(capacity);
    }
    
    private static int roundUpToPowerOf2(int number) {
        // assert number >= 0 : "number must be non-negative";
        return number >= MAXIMUM_CAPACITY
                ? MAXIMUM_CAPACITY
                : (number > 1) ? Integer.highestOneBit((number - 1) << 1) : 1;
        // (number - 1) << 1
        // 先将number变大，减-1是由于特殊情况，如果是8、16、2的幂次方的情况
        // 找到一个小于等于这个数的2的最小次方数
        // Integer.highestOneBit((number - 1) << 1)
    }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        // 扩容逻辑
        // （1）hashmap存的元素大于阈值
        // （2）table[bucketIndex]
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            // 进行扩容
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }

        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }
    
    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        // 将新的节点加到链表的头部
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        // 
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }


    /**
     * 扩容
     */
    void resize(int newCapacity) {
        
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        // new一个新的table，新的容量是之前的两倍
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        // 问题根源，会形成循环链表，造成死锁
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

    /**
     * 判断是否需要rehash
     */
    final boolean initHashSeedAsNeeded(int capacity) {
        /*
        * hashSeed 哈希种子 默认为0
        * currentAltHashing 大部分情况下是 false
        */
        boolean currentAltHashing = hashSeed != 0;
        /*
        * capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD
        * capacity容量大于Integer的最大值
        */
        boolean useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
                (capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
        boolean switching = currentAltHashing ^ useAltHashing;
        
        if (switching) {
            hashSeed = useAltHashing
                ? sun.misc.Hashing.randomHashSeed(this)
                : 0;
        }
        return switching;
    }
    
    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        // 获取新数组的大小
        int newCapacity = newTable.length;
        // table 是扩容之前的table
        for (Entry<K,V> e : table) {
            // 遍历链表
            while(null != e) {
                // 多线程扩容的情况会形成环形链表
                
                Entry<K,V> next = e.next;
                // 是否进行rehash
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                // 根据新的容量计算出新的数组下标
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                // 相当于重新进行一次put操作
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

    public static int highestOneBit(int i) {
        // HD, Figure 3-1
        i |= (i >>  1);
        i |= (i >>  2);
        i |= (i >>  4);
        i |= (i >>  8);
        i |= (i >> 16);
        return i - (i >>> 1);
    }

    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }
    
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }