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5、HashMap源码分析
5.1、初始化容量
在没有进行put方法之前，容量为0，put方法之后，会赋值默认的初始化容量为16。
源码中，初始化HashMap无参构造，会赋值一个负载因子，为0.75。但并没有赋值初始化容量。
那么此时初始化容量为0
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}public class HashMapDemo {
public static void main(String[] args) {
HashMap hashMap=new HashMap();
//调用put方法
hashMap.put("a","1");
}
}put源码
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
此时会返回一个putVal方法，里面传递的是key的hash值和key值以及value值。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//tab是一个数组，初始化为null，走第一个if语句
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//这里调用了一个resize()方法，也就是扩容方法
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
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;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}resize（）扩容方法
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//HashMap初始化时oldTab为null，经过三目运算为0，那么不会走下面的if语句
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
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
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
//最终会走这里的赋值，将newCap容量赋值为默认的容量16
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
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) {
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)
((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;
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;
}由上面源码可知，HashMap在没有调用put方法之前，初始化容量为0，掉用put方法之后为16。
5.2、负载因子是多少？
0.75，也称扩容阈值
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;5.3、负载因子可以大于或小于0.75吗？
不可以， 因为在扩容的时候，会通过负载因子*初始化容量，默认是16*0.75=12，也就是说当容量大于12的时候，会进行扩容原来2倍。
但是负载因子小于0.75的时候，比如变为0.5，那么当16*0.5=8的时候就要进行扩容，那么会导致资源浪费。
如果负载因子大于0.75，比如16*1=16，那么会导致查询和插入时候的次数增多，性能会下降。
5.4、扩容长度为多少？
每次扩容为原来的2倍
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE; //2的30次方
return oldTab;
}
//如果没有超过最大值，则扩大容量为原来的2倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // 2的一次方 2倍
}5.5、下标是怎么计算的？
（数组的长度-1）与 key的hash值进行位运算
i = (n - 1) & hash
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//计算HashMap的下标
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
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;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}5.6、hash冲突，是怎么解决的？
hash冲突指的是，在HashMap的底层数组中，在新加入的数据中，发现它与之前存在的数据具有相同的hash值，但key不一样。数组中一个内存地址只能存储一个数据，那么怎么实现存储多个呢？当两个key的hash值一样，且两个key的equals为false的时候，使用链表或者红黑树。
5.7、什么时候转换为树呢？
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
p.next会从索引为1的位置，一直循环遍历下去，直到为7的时候， 满足了binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1的条件，去尝试着转换为树 ，因为索引为7的时候满足，也就是链表的长度为8的时候，所以说当链表长度大于等于8的时候，还没有完，因为是尝试着去转换为树，所以查看treeifBin方法
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//如果数组为null或者数组长度小于64，则进行扩容
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
//否则，就会转换为树
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
} static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;可以看出，源码中，当数组长度大于等于64的时候，才会走下面的转换数的代码。
总结：当链表的长度大于等于8并且数组的长度大于等于64的时候，链表才会转换为树。
5.8、HashMap的数据结构
在jdk1.8之前，hashMap的底层数据结构为：数组+链表
在jdk1.8之后，hashMap的数据结构为：数组+链表+红黑树