hashMap源码分析之添加操作-note1
作者：互联网
数据结构
jdk1.7版本，hashmap的数据结构是数组+链表
/**
* 这个属性主要就是hashMap初始化的一个数组，它是一个由final定义不可改变的数组
*/
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
/**
* 这个属性才是真正去存储元素的数组，在必要的时候进行扩容，数组的长度必须是2的整数倍
*/
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
/**
* 是hashmap中的一个静态内部类
*/
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
// 指针
Entry<K,V> next;
int hash;
...
}
为了加快hashmap的效率，在jdk1.8之后hashmap的数据结构变为数组+链表+红黑树
/**
* 存储添加的元素
*/
transient Node<K,V>[] table;
/**
* 链表结构
*/
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
...
}
/**
* 树结构
*/
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links
TreeNode<K,V> left;
TreeNode<K,V> right;
TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion
boolean red;
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
...
}
实例化
jdk1.7的中hashmap的属性
/**
* 初始容量为16
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 1 * 2 ^ 4
/**
* 数组存放的最大容量为1 * 2 ^ 30
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // aka 1 * 2 ^ 30
/**
* 默认的加载因子，主要用于扩容
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 实际存放的元素个数，即通过put方法存放的元素个数
*/
transient int size;
/**
* 扩容阈值
*/
int threshold;
/**
* 加载因子
*/
final float loadFactor;
/**
* 修改次数
*/
transient int modCount;
jdk1.7hashmap实例化过程
/**
* 通过传入容量大小来初始化
*/
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 空构造方法会直接传入hashmap已经定义好的变量来初始化
*/
public HashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 通过传入自定义的长度和加载因子来初始化
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// 进行容量大小的判断，避免内存溢出等等
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);
// 属性赋值
this.loadFactor = loadFactor;
// 16
threshold = initialCapacity;
init();
}
jdk1.8的属性（1.8的属性比1.7的属性还要多得多，这里就展示一部分吧）和hashmap实例化过程 -> 实例化过程其实和jdk1.7没有太大的区别，大家可以自行去查看
像jdk1.7有的属性在1.8基本都有，像初始容量、默认的加载因子、最大存储容量和构造方法都是差不多的。
.....
/**
* 链表转红黑树的阈值
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* 红黑树转为链表的阈值
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* 红黑树最小存储的元素容量
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
* 修改次数
*/
transient int modCount;
不过在这里，当我们在业务上能够明确知道定义的hashmap的容量大小或者它能够接受的最大值是多少，这时候就应该尽量通过传入容量大小去初始化hashmap，好处是能够避免因为每次扩容而导致效率低的问题，但缺点也可能造成内存浪费。
添加操作
jdk1.7中的put方法
public V put(K key, V value) {
// 判断table数组是否为空
if (table == EMPTY_TABLE) {
// 初始化该数组 -> 方法介绍在下面
inflateTable(threshold);
}
// 判断key是否为空
if (key == null)
// 如果key为空的话，它会将这个key为null的键值对组成的链表结构插入到下标为0的数组中
return putForNullKey(value);
// 对key求hash值
int hash = hash(key);
// 通过key的hash值和table的长度计算出该元素应插入数组的下标值
int i = indexFor(hash, table.length);
// 遍历链表
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
// 如果发生hash冲突的话就将新插入的value赋值给旧的value，key不变
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
// 若没有发生hash冲突，就直接添加到链表中
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
inflateTable（）方法
/**
* 初始化table，tosize为数组的默认初始化容量大小16
*/
private void inflateTable(int toSize) {
// 通过roundUpToPowerOf2（）方法去生成一个容量大小必须为2的倍数的capacity，这里产生一个问题，为什么一定要生成一个大小为2的倍数的容量呢？？后面解答
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
// 重新对扩容阈值赋值，并初始化table
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
table = new Entry[capacity];
initHashSeedAsNeeded(capacity);
}
roundUpToPowerOf（）方法和highestOneBit（int i）方法
private static int roundUpToPowerOf2(int number) {
// 这是一个三元运算符，主要的方法就是在Integer类中的highestOneBit静态方法。
return number >= MAXIMUM_CAPACITY
? MAXIMUM_CAPACITY
: (number > 1) ? Integer.highestOneBit((number - 1) << 1) : 1;
}
// 这个方法其实就是用来对传入的 i 进行五次或运算和位运算，然后在返回 i - (i >>> 1)
// 目的就是为了取 i 的二进制的最高位，例如传入的是9（1001），通过五次运算之后得到1111，
// 然后在通过 i - (i >>> 1)得到1000，这样就能保证获取的值为2的倍数。
public static int highestOneBit(int i) {
i |= (i >> 1);
i |= (i >> 2);
i |= (i >> 4);
i |= (i >> 8);
i |= (i >> 16);
return i - (i >>> 1);
}
这里来解决在上述所产生的问题，为什么一定要生成一个大小为2的倍数的容量呢？来看看一个方法，这个方法是用来通过key的hash值和table的长度计算出该元素应插入数组的下标值
static int indexFor(int h, int length) {
// 这里的这一行的代码就可以解释为什么一定要生成一个大小为2的倍数的容量了
// 我们知道通过与运算符（&）来求值的话，若一个值的二进制中有0那么实际上不管另外
// 一个数的二进制中是否为0或者1，&出来的结果都是0。
// 例如：
// h = 1011，length = 1011，length - 1 = 1010
// 则 h & （length - 1） = 1010
// 这样会导致一个问题就是如果你传进来的参数table.length不是2的倍数，假设为1011，那么它减去1之后
// 生成的二进制的末尾必定是0，比如：1011 - 0001 = 1010；
// 这样的话就会造成数组上的有些位置将永远访问不到，前面也说了不管0/1 & 0都为0，造成空间的浪费，而且也增加了hash冲突的可能性。
return h & (length-1);
}
jdk1.8中的put方法
public V put(K key, V value){
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
// 通过传入的key计算hash值
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;
// 判断数组是否为空，若空则通过resize（）方法初始化数组
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 判断下标为（n - 1） & hash所对应的数组中的链表是否为空，即是否发生了哈希碰撞
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 若无，则在链表中创建一个结点存储元素
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
// 若发生了哈希碰撞
else {
Node<K,V> e; K k;
// 如果下标为（n - 1） & hash对应的数组的链表不为空，判断传入的key和key所对应的hash值
// 是否和p结点中的key和key对应hash值相同，若相同，将p结点赋值给e结点
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 若当前p的数据结构为树结构并不是链表或者数组结构的话，则通过树结构的形式去添加元素
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 以上如果均不满足，就通过链表的形式去添加元素
else {
// binCount用来记录将链表转为红黑树结构的界限值
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 若下一个结点为空
if ((e = p.next) == null) {
// 就直接创建一个结点存储元素
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 判断是否需要将数据结构转为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 若下一个结点不为空，则断传入的key和key所对应的hash值
// 是否和e结点中的key和key对应hash值相同，若相同，将e结点赋值给p结点
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 若发生了哈希碰撞，则将key所对应的新值去覆盖旧值，key不变
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 判断集合中的元素个数是否达到了扩容阈值
if (++size > threshold)
// 若大于则通过resize（）进行扩容，容量扩到原本的两倍
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
大家有没有发现在jdk1.7和jdk1.8中都有一个共同的属性modCount，我当时也很好奇这个属性到底有什么用？这会涉及到迭代器的问题。
迭代器中有两种迭代机制：1、fail-fast快速失败，2、fail-safe安全失败机制；像hashmap、ArrayList、linkedList这些线程不安全的集合使用的都是fail-fast快失败机制
此属性在非线程安全的集合中是非常重要的，当我们使用的迭代器去遍历集合的时候，modcount记录了我们修改集合的次数（添加或者删除），若有其它线程去操作这个集合的时候，Iterator会去比较当前的modcount和expectedModCount是否相同，如果不相同就会抛出ConcurrentModificaionException并发修改异常。
！！注意！！
此异常并不是只有在多线程的情况下才会发生，在单线程情况下，如果使用迭代器遍历集合，也会造成并发修改异常，例如以下代码
List<String> list = new ArrayList();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
// 初始化迭代器
Iterator it = list.iterator();
int i = 0;
while(it.hasNext()){
if(i==2){
list.remove("3");// 边遍历边去修改集合结构就会报并发修改异常
}
System.out.println("第"+i+"个元素"+it.next());
i++ ;
}
本次博客纯属是为了在学习源码的时候记录的笔记，可能会有很多地方理解错误，还望各位大神能更正我的错误
标签：hash,hashMap,note1,value,链表,int,源码,key,null 来源： https://blog.csdn.net/weixin_42119730/article/details/115603475