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Java詳解HashMap實(shí)現(xiàn)原理和源碼分析

 更新時(shí)間:2021年09月06日 09:38:35   作者:smileNicky  
這篇文章主要介紹了Java關(guān)于HashMap的實(shí)現(xiàn)原理并進(jìn)行源碼分析,本文給大家介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

HashMap實(shí)現(xiàn)原理和源碼詳細(xì)分析

ps:本篇基于Jdk1.8

學(xué)習(xí)要點(diǎn):

1、知道HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2、了解HashMap中的散列算法
3、知道HashMap中put、remove、get的代碼實(shí)現(xiàn)
4、HashMap的哈希沖突是什么?怎么處理的?
5、知道HashMap的擴(kuò)容機(jī)制

1、什么是HashMap?

HashMap 基于哈希表的 Map 接口實(shí)現(xiàn),是以 key-value 存儲(chǔ)形式存在 ,HashMap 的實(shí)現(xiàn)不是同步的,這意味著它不是線程安全的。它的 key、value 都可以為 null,此外,HashMap 中的映射不是有序的。

2、HashMap的特性

Hash存儲(chǔ)無序的

key和value都可以存儲(chǔ)null值,但是key只能存唯一的一個(gè)null值

jdk8之前的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)組+鏈表,Jdk8之后變成數(shù)組+鏈表+紅黑樹

閥值大于8并且數(shù)組長(zhǎng)度大于64才會(huì)轉(zhuǎn)為紅黑樹

3、HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

JDK7的情況,是數(shù)組加鏈接,hash沖突時(shí)候,就轉(zhuǎn)換為鏈表:

在這里插入圖片描述

jdk8的情況,jdk8加上了紅黑樹,鏈表的數(shù)量大于8而且數(shù)組長(zhǎng)度大于64之后,就轉(zhuǎn)換為紅黑樹,紅黑樹節(jié)點(diǎn)小于6之后,就又轉(zhuǎn)換為鏈表:

在這里插入圖片描述

翻下HashMap源碼,對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信息:

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        // hashCode
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        // 鏈表的next指針就不為null
        Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
        // ...
}        

4、HashMap初始化操作

4.1、成員變量

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
	/**
     * 序列號(hào)版本號(hào)
     */
    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

   /**
     * 初始化容量,為16=2的4次冪
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

   /**
     * 最大容量,為2的30次冪
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 默認(rèn)的負(fù)載因子,默認(rèn)值是0.75
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 鏈表節(jié)點(diǎn)樹超過8就轉(zhuǎn)為為紅黑樹
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
    
    /**
     * 紅黑樹節(jié)點(diǎn)少于6就再轉(zhuǎn)換回鏈表
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
    
    /**
     * 桶中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為紅黑樹對(duì)應(yīng)的數(shù)組長(zhǎng)度最小的值
     */
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
    
    // ...
	
	 /**
     * HashMap存儲(chǔ)元素的數(shù)組
     */
	transient Node<K,V>[] table;

    /**
     * 用來存放緩存
     */
    transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

    /**
     * HashMap存放元素的個(gè)數(shù)
     */
    transient int size;

    /**
     * 用來記錄HashMap的修改次數(shù)
     */
    transient int modCount;

    /**
     * 用來調(diào)整大小下一個(gè)容量的值(容量*負(fù)載因子)
     */
    int threshold;

    /**
     * Hash表的負(fù)載因子
     */
    final float loadFactor;

}    

4.2、 構(gòu)造方法

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    // 初始容量不能小于0,小于0直接拋出IllegalArgumentException
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                           initialCapacity);
     // 初始容量大于最大容量的時(shí)候,取最大容量作為初始容量
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
     // 負(fù)載因子不能小于0,而且要是數(shù)值類型,isNan:true,表示就是非數(shù)值類型
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                           loadFactor);
    // 將指定的負(fù)載因子賦值給全局變量
    this.loadFactor = loadFactor;
    // threshold  = (容量) * (負(fù)載因子)
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}


public HashMap(int initialCapacity) {
     // 初始化容量和默認(rèn)負(fù)載因子
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap() {
    // 默認(rèn)的負(fù)載因子為0.75
	this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
}

然后,我們知道HashMap的默認(rèn)容量是16,然后是在哪里賦值的?從上面這個(gè)代碼就可以知道this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);

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;
}

這里涉及到計(jì)算機(jī)基本知識(shí)的,右移運(yùn)算和或運(yùn)算,下面給出圖例:通過比較麻煩的計(jì)算得出n為16

在這里插入圖片描述

往代碼里翻,還找到下面這個(gè)構(gòu)造方法public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m):這個(gè)構(gòu)造方法是用于構(gòu)造一個(gè)映射關(guān)系與指定 Map 相同的新 HashMap:

public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
     putMapEntries(m, false);
 }

看一下putMapEntries這個(gè)方法:

final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
    // 傳入的集合長(zhǎng)度
    int s = m.size();
    if (s > 0) {
     	// 判斷table是否已經(jīng)初始化處理
        if (table == null) { // pre-size 未初始化的情況
            // 加上1.0F的目的是對(duì)小數(shù)向上取整,保證最大容量,減少resize的調(diào)用次數(shù)
            float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
            int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                     (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
            // 計(jì)算出來的t大于HashMap的閥值,進(jìn)行tableSizeFor
            if (t > threshold)
                threshold = tableSizeFor(t);
        }
        else if (s > threshold) // 已經(jīng)初始化的情況,進(jìn)行擴(kuò)容resize
            resize();
         // 遍歷,將map中的所有元素都添加到hashMap中
        for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
            K key = e.getKey();
            V value = e.getValue();
            putVal(hash(key), key, value, false, evict);
        }
    }
}

5、Jdk8中HashMap的算法

5.1、HashMap中散列算法

在HashMap的java.util.HashMap#hash,這個(gè)方法中有特定的用于計(jì)算哈希值的方法:這個(gè)方法的作用?這個(gè)方法就是用于hashMap當(dāng)put對(duì)應(yīng)的key之后,計(jì)算特定的hashCode,然后再(n-1)&hash計(jì)算對(duì)應(yīng)的數(shù)組table的下標(biāo),這個(gè)后面跟一下HashMap源碼才比較清楚:

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

看起來代碼只有兩行,然后其實(shí)蘊(yùn)含了一種散列算法的思想,下面簡(jiǎn)單分析一下:這里先將代碼進(jìn)行拆分,看起來清晰點(diǎn):

static final int hash(Object key) {
    // 傳入的key為null,返回默認(rèn)值0
    if (key == null) return 0;
    // 計(jì)算哈希code
    int h = key.hashCode();
    // 將計(jì)算出來的hashCode右移16位,相當(dāng)于乘于(1/2)的16次方
    int t = h >>> 16;
    // 將兩個(gè)值做異或運(yùn)算然后返回
    return h ^ t;
}

其實(shí)里面要做的事情是先計(jì)算出hashCode,然后將hashCode右移16位,然后這兩個(gè)數(shù)再做異或運(yùn)算。看起來是這么一回事,然后作者的意圖是什么?首先既然是散列算法,散列算法的目的就是為了讓數(shù)據(jù)均勻分布

在這里插入圖片描述

從圖可以看出,使用異或運(yùn)算,出現(xiàn)0和1的概率是相等的,所以這就是為什么要使用異或運(yùn)算的原因,散列算法的本質(zhì)目的就是為了讓數(shù)據(jù)均勻分布,使用異或運(yùn)算得出的哈希值因?yàn)楸容^均勻散列分布,所以出現(xiàn)哈希沖突的概率就小很多

補(bǔ)充:

  • 與運(yùn)算:兩個(gè)數(shù)相應(yīng)的位數(shù)字都是1,與運(yùn)算后是1,其余情況是0;
  • 或運(yùn)算:兩個(gè)數(shù)相應(yīng)的位數(shù)字只要有1個(gè)是1,或運(yùn)算后是1,否則是0;
  • 異或運(yùn)算:兩個(gè)數(shù)相應(yīng)的位數(shù)字相同,結(jié)果是1,否則是0;

然后為什么再進(jìn)行右移16位?我們知道,int類型最大的數(shù)值是2的32次方,然后可以分為高16位加上低16位,右移16位就是使數(shù)值變小了,“左大右小”,這個(gè)是位移運(yùn)算的準(zhǔn)則

5.2、什么是HashMap中哈希沖突?

哈希沖突也可以稱之為哈希碰撞,理論上的哈希沖突是指計(jì)算出來的哈希值一樣,導(dǎo)致沖突了,不過在HashMap中的哈希沖突具體是指(n-1)&hash,這個(gè)值是hashMap里數(shù)組的下標(biāo)。Jdk8之前的處理方法是通過鏈表處理,只要hash沖突了,就會(huì)將節(jié)點(diǎn)添加到鏈表尾部;jdk8之后的做法是通過鏈表+紅黑樹的方法,最開始哈希沖突了,也是用鏈表,然后鏈表節(jié)點(diǎn)達(dá)到8個(gè),數(shù)組長(zhǎng)度超過64的情況,轉(zhuǎn)成紅黑樹,這個(gè)可以在源碼里找到答案

翻下源碼,HashMap#putVal,里面的邏輯,先校驗(yàn)計(jì)算出來的,數(shù)組tab的下標(biāo),i=(n-1)&hash是否沖突了,不沖突就新增節(jié)點(diǎn),沖突的情況,轉(zhuǎn)鏈表或者紅黑樹

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

6、Jdk8中HashMap的put操作

  • put方法的核心流程
  1. 根據(jù)hashcode計(jì)算數(shù)組的下標(biāo)
  2. 對(duì)應(yīng)下標(biāo)數(shù)組為空的情況,新增節(jié)點(diǎn)
  3. 否則就是哈希沖突了,如果桶使用鏈表節(jié)點(diǎn),就新增到鏈表節(jié)點(diǎn)尾部,使用了紅黑樹就新增到紅黑樹里

上面是核心的流程,忽略了存在重復(fù)的鍵,則為該鍵替換新值 value, size 大于閾值 threshold,則進(jìn)行擴(kuò)容等等這些情況

ok,還是跟一下put源碼:

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

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1次新增,初始數(shù)據(jù)resize
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    // 判斷是否出現(xiàn)hash沖突
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        // hash不沖突,新增節(jié)點(diǎn)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else { // 哈希沖突的情況,使用鏈表或者紅黑樹處理
        Node<K,V> e; K k;
        // 存在重復(fù)的鍵的情況,key和hash都相等
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            // 將舊的節(jié)點(diǎn)對(duì)象賦值給新的e
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode) // 使用了紅黑樹節(jié)點(diǎn)
              // 將節(jié)點(diǎn)放到紅黑樹中
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else { // 鏈表的情況
             // 無限循環(huán)
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                // 一直遍歷,找到尾節(jié)點(diǎn)
                if ((e = p.next) == null) {
                    // 將新節(jié)點(diǎn)添加到尾部
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 節(jié)點(diǎn)數(shù)量大于8,轉(zhuǎn)為紅黑樹
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    // 跳出循環(huán)
                    break;
                }
                // 也是為了避免hashCode和key一樣的情況
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                // 重新賦值,用于鏈表的遍歷
                p = e;
            }
        }
        // 桶中找到的key、hash相等的情況,也就是找到了重復(fù)的鍵,要使用新值替換舊值
        if (e != null) { // existing mapping for key
            // 記錄e的值
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                // 用新值替換舊值
                e.value = value;
            // 訪問后回調(diào)
            afterNodeAccess(e);
            // 返回舊值
            return oldValue;
        }
    }
    // 記錄修改次數(shù)
    ++modCount;
    // size大于threshole,進(jìn)行擴(kuò)容
    if (++size > threshold)
        resize();
     // 回調(diào)方法
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

然后是怎么轉(zhuǎn)換為紅黑樹的?紅黑樹的知識(shí)相對(duì)比較復(fù)雜,所以比較詳細(xì)的可以參考HashMap紅黑樹入門(實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的紅黑樹)

final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
    int n, index; Node<K,V> e;
    // MIN_TREEIFY_CAPACITY值為64,也就是說數(shù)組長(zhǎng)度小于64是不會(huì)真正轉(zhuǎn)紅黑樹的
    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
    	// 擴(kuò)容方法
        resize();
     // 轉(zhuǎn)紅黑樹操作
    else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        // 紅黑樹的頭節(jié)點(diǎn)hd和尾節(jié)點(diǎn)t1
        TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
        do {
            // 構(gòu)建樹節(jié)點(diǎn)
            TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
            if (tl == null)
                // 新節(jié)點(diǎn)p賦值給紅黑樹的頭節(jié)點(diǎn)
                hd = p;
            else {
                // 新節(jié)點(diǎn)的前節(jié)點(diǎn)就是原來的尾節(jié)點(diǎn)t1
                p.prev = tl;
                // 尾部節(jié)點(diǎn)t1的next節(jié)點(diǎn)就是新節(jié)點(diǎn)
                tl.next = p;
            }
            tl = p;
        } while ((e = e.next) != null);
        // 讓數(shù)組的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行新建的樹節(jié)點(diǎn),之后這個(gè)節(jié)點(diǎn)就變成TreeNode
        if ((tab[index] = hd) != null)
            hd.treeify(tab);
    }
}

7、HashMap的擴(kuò)容機(jī)制

這個(gè)知識(shí)點(diǎn)是HashMap中的一個(gè)重點(diǎn)之一,也是一個(gè)比較難的問題

7.1、什么時(shí)候需要擴(kuò)容?

當(dāng)hashMap中元素個(gè)數(shù)超過threshold,threshold為數(shù)組長(zhǎng)度乘以負(fù)載因子loadFactor,loadFactor默認(rèn)是0.75f

7.2、什么是HashMap的擴(kuò)容?

resize這個(gè)方法是HashMap的擴(kuò)容方法,是比較耗時(shí)的。HashMap在擴(kuò)容時(shí),都是翻兩倍,比如16的容量擴(kuò)大到32,。HashMap進(jìn)行擴(kuò)容的方法是比較巧妙的,擴(kuò)容后,與原來的下標(biāo)(n-1)&hash相對(duì),其實(shí)只是多了1bit位。擴(kuò)容后節(jié)點(diǎn)要么是在原來位置,聽起來好像很懵,所以還是認(rèn)真看下面的分析:

下面給出例子,比如從容量為16擴(kuò)容到32時(shí),畫圖表示:

在這里插入圖片描述

進(jìn)行擴(kuò)容,擴(kuò)大到原來的兩倍:

在這里插入圖片描述

到這一步,下標(biāo)(n-1) & hash,擴(kuò)容后的數(shù)據(jù)10101和原來的00101相比,其實(shí)就是多了1bit,10101是十進(jìn)制的21,而21=5+16,就是“原位置+舊容量”,還有另外一種情況是保持為0的情況,這種情況是不改變位置的

下面給出一份表格,數(shù)據(jù)如圖:

在這里插入圖片描述

容量為16的情況

在這里插入圖片描述

有低位的兩個(gè)指針loHead、lloTail,高位的兩個(gè)指針hiHead、hiTail

在這里插入圖片描述

擴(kuò)容到32之后,再兩個(gè)鏈表加到對(duì)應(yīng)位置。分別有兩種情況,保持原來位置的和“原位置+舊容量”這個(gè)位置

在這里插入圖片描述

所以,擴(kuò)容的過程,對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)位置改變是這樣的過程:

在這里插入圖片描述

7.3、resize的源碼實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過上面比較詳細(xì)的分析,這個(gè)實(shí)現(xiàn)邏輯是可以在代碼里找到對(duì)應(yīng)的,ok,跟一下對(duì)應(yīng)的源碼:

final Node<K,V>[] resize() {
   // 得到當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)數(shù)組
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    // 數(shù)組的長(zhǎng)度
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    // 計(jì)算擴(kuò)容后的大小
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { // 超過最大容量 即 1 <<< 30
             // 超過最大容量就不擴(kuò)充了,修改閥值為最大容量
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        // 沒超過的情況,擴(kuò)大為原來的兩倍
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
    }
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
         // 老閥值賦值給新的數(shù)組長(zhǎng)度
        newCap = oldThr;
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        // 使用默認(rèn)值16
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    // 重新計(jì)算閥值,然后要賦值給threshold
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    // 新的閥值,原來默認(rèn)是12,現(xiàn)在變?yōu)?4
    threshold = newThr;
    // 創(chuàng)建新的節(jié)點(diǎn), newCap是新的數(shù)組長(zhǎng)度,為32
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) {
        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)
                     // 是紅黑樹節(jié)點(diǎn),調(diào)用split方法
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { // preserve order 是鏈表的情況
                	// 定義相關(guān)的指針     
                    Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                    Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K,V> next;
                    do {
                        next = e.next;
                        // 不需要移動(dòng)位置
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            if (loTail == null)
                                loHead = e;
                            else
                                loTail.next = e;
                            loTail = e;
                        }
                        else { // 需要移動(dòng)位置 ,調(diào)整到“原位置+舊容量”這個(gè)位置 
                            if (hiTail == null)
                                hiHead = e;
                            else
                                // hiTail指向要移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)e
                                hiTail.next = e;
                            hiTail = e;
                        }
                    } while ((e = next) != null);
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        // 位置不變
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        // hiTail指向null
                        hiTail.next = null;
                        // oldCap是舊容量 ,移動(dòng)到“原位置+舊容量”這個(gè)位置
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

8、Jdk8中HashMap的remove操作

remove方法,這里思路是先要找到元素的位置,如果是鏈表,遍歷鏈表remove元素就可以,紅黑樹的情況就遍歷紅黑樹找到節(jié)點(diǎn),然后remove樹節(jié)點(diǎn),如果這時(shí)候樹節(jié)點(diǎn)數(shù)小于6,這種情況就要轉(zhuǎn)鏈表

@Override
public boolean remove(Object key, Object value) {
    return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
}

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
    // 數(shù)組下標(biāo)是(n-1)&hash,能找得到元素的情況
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
        // 桶上的節(jié)點(diǎn)就是要找的key
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            // 將Node指向該節(jié)點(diǎn)
            node = p;
        else if ((e = p.next) != null) { // 鏈表或者是紅黑樹節(jié)點(diǎn)的情況
            if (p instanceof TreeNode)
                // 找到紅黑樹節(jié)點(diǎn)
                node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
            else { // 鏈表的情況
                // 遍歷鏈表,找到需要找的節(jié)點(diǎn)
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key ||
                         (key != null && key.equals(k)))) {
                        node = e;
                        break;
                    }
                    p = e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        // 找到節(jié)點(diǎn)之后
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                             (value != null && value.equals(v)))) {
            if (node instanceof TreeNode)
            	// 紅黑樹remove節(jié)點(diǎn)
                ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            else if (node == p)
                // 鏈表remove,通過改變指針
                tab[index] = node.next;
            else
                p.next = node.next;
            // 記錄修改次數(shù)
            ++modCount;
            // 變動(dòng)的數(shù)量
            --size;
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
    }
    return null;
}

9、Jdk8中HashMap的get操作

get方法:通過key找到value,這個(gè)方法比較容易理解

 public V get(Object key) {
   Node<K,V> e;
    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
   Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
   // 如果哈希表不為空并且key對(duì)應(yīng)的桶上不為空
   if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
       (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
       // 根據(jù)索引的位置檢查第一個(gè)節(jié)點(diǎn)
       if (first.hash == hash && // always check first node
           ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
           return first;
       if ((e = first.next) != null) { // 不是第1個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況,那就有可能是鏈表或者紅黑樹節(jié)點(diǎn)
           if (first instanceof TreeNode)
               // 根據(jù)getTreeNode獲取紅黑樹節(jié)點(diǎn)
               return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            // 鏈表的情況,只能遍歷鏈表
           do {
               if (e.hash == hash &&
                   ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                   return e;
           } while ((e = e.next) != null);
       }
   }
   return null;
}

10、HashMap相關(guān)面試題

  • HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是什么?在jdk8之前是數(shù)組+鏈表,jdk8之后是數(shù)組+鏈表+紅黑樹
  • HashMap 中 hash 函數(shù)是怎么實(shí)現(xiàn)的?先通過jdk的hashCode()方法獲取hashCode,右移16位,然后這兩個(gè)數(shù)再做異或運(yùn)算
  • 什么是HashMap中的哈希沖突?哈希沖突,也可以稱之為哈希碰撞,一般是值計(jì)算出的哈希值一樣的,在HashMap中是根據(jù)計(jì)算出的hash,再去計(jì)算數(shù)組table下標(biāo)(n-1)&hash一樣了,也就是沖突了
  • HashMap是如何處理哈希沖突問題的?在jdk8之前是通過鏈表的方法,jdk8之后是通過鏈表+紅黑樹的方法
  • HashMap是線程安全的?HashMap不是線程安全的,因?yàn)樵创a里沒加同步鎖也沒其它保證線程安全的操作
  • HashMap不是線程安全的,然后有什么方法?可以使用ConcurrentHashMap
  • ConcurrentHashMap是怎么保證線程安全的?ConcurrentHashMap在Jdk8中 使用了CAS加上synchronized同步鎖來保證線程安全

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