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个人建议:学习1.8的HashMap前,务必要把1.7的HashMap底层实现结构、hash函数、resize()扩容机制、transfer()数据迁移、put()函数流程了解清楚,再对比1.8看做了哪些改变,直接看1.8容易懵。
1.底层实现原理
众所周知,1.8的HashMap底层实现结构是数组+链表+红黑树,其内部定义了这样两个成员变量:
这两个变量用于对链表树化时机进行判断,那么思考这样一个问题,为什么大于8才树化,为什么小于6要链化,别的值不行么?源码注释已经很好地帮我们解答了这个问题:
解释下为:如果用户采用的hash函数分布良好的话,红黑树是很少会被用到的,因为各个值都均匀分布,很少出现链表很长的情况。在理想情况下,链表长度符合泊松分布,各个长度的命中概率依次递减,注释中给我们展示了节点数从1~8的具体命中概率,当链表长度为8时,概率概率仅为0.00000006,可以看到发生此事件的概率已经很小了。总结下来说:套入泊松分布公式,计算出6和8这两个值是合适值。
2.resize()函数详解
1.8HashMap的扩容方法和1.7中有些许区别,1.7中扩容方法只负责扩容,但在1.8中扩容方法还负责对底层空数组的初始化操作,我们先看一下resize()方法是怎样对空数组进行初始化的():
/**
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
* @return the table
*
* 初始化或者翻倍表大小。
* 如果为空,则根据字段阈值中保留的初始容量目标进行分配。
* 否则,因为我们使用的是二次展开的幂,每个bin中的元素必须保持在相同的索引中,
* 或者在新表中以2的幂次偏移量移动。
*/
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
//新的容量值,新的扩容阀界值
int newCap, newThr = 0;
//oldTab!=null,则oldCap>0
if (oldCap > 0) {
//已经到了最大容量,则阈值设置为整数的最大值 Integer.MAX_VALUE,直接返回这个oldTab的内存地址。
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//如果(当前容量*2<最大容量&&当前容量>=默认初始化容量(16))
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
//如果能进来证明是扩容而不是初始化
//将原扩容阀界值*2)赋值给newThr
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0)
//进入此if证明创建Map时使用的带参构造:public HashMap(int initialCapacity)或 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
newCap = oldThr;
else {
//进入此if证明创建Map时使用的无参构造:
//然后将新容量、新扩容阀值进行初始化
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
//进入此if有两种可能
//一:进入此“if (oldCap > 0)”中且不满足该if中的两个if
//二:进入这个“else if (oldThr > 0)”
//分析:进入此if证明该Map在创建时使用的带参构造,如果是第一种情况就说明进行扩容且oldCap(旧容量)小于16,如果是第二种说明是第一次执行put()
float ft = (float)newCap * loadFactor;
//计算扩容阀值
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;
//如果“oldTab != null”说明是扩容,否则直接返回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)
//如果该元素是TreeNode的实例
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;//此对象接收会放在原来位置
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;//此对象接收会放在“j + oldCap”(当前位置索引+原容量的值)
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
具体初始化流程笔者写在了代码注释里,接下来我们重点关注下1.8下的数据迁移是怎么实现的:假设我们有A~F六个值,其对应hash值如图所示,碰巧所有元素都放在了一个位置上形成链表,(12%7=5)
第一次:
第二次:
第三次:
第四次:
第五次:
第六次:
最终结果:
3.put()方法流程
JDK1.8put方法流程图: