java集合----HashMap源码剖析

HashMap简介

HashMap是基于哈希表实现的，每一个元素是一个key-value对，其内部通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长。

HashMap是非线程安全的，只是用于单线程环境下，多线程环境下可以采用concurrent并发包下的concurrentHashMap。

HashMap 实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

HashMap源码剖析

HashMap的源码如下(加入了比较详细的注释)：

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1. package java.util;

2. import java.io.*;

3. public class HashMap<K,V>

4. extends AbstractMap<K,V>

5. implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

6. {

7. // 默认的初始容量（容量为HashMap中槽的数目）是16，且实际容量必须是2的整数次幂。

8. static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

9. // 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换）

10. static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

11. // 默认加载因子为0.75

12. static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

13. // 存储数据的Entry数组，长度是2的幂。

14. // HashMap采用链表法解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表

15. transient Entry[] table;

16. // HashMap的底层数组中已用槽的数量

17. transient int size;

18. // HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量（threshold = 容量*加载因子）

19. int threshold;

20. // 加载因子实际大小

21. final float loadFactor;

22. // HashMap被改变的次数

23. transient volatile int modCount;

24. // 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数

25. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

26. if (initialCapacity < 0)

27. throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +

28. initialCapacity);

29. // HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY

30. if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)

31. initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

32. //加载因此不能小于0

33. if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))

34. throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +

35. loadFactor);

36. // 找出“大于initialCapacity”的最小的2的幂

37. int capacity = 1;

38. while (capacity < initialCapacity)

39. capacity <<= 1;

40. // 设置“加载因子”

41. this.loadFactor = loadFactor;

42. // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。

43. threshold = (int)(capacity * loadFactor);

44. // 创建Entry数组，用来保存数据

45. table = new Entry[capacity];

46. init();

47. }

48. // 指定“容量大小”的构造函数

49. public HashMap(int initialCapacity) {

50. this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);

51. }

52. // 默认构造函数。

53. public HashMap() {

54. // 设置“加载因子”为默认加载因子0.75

55. this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;

56. // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。

57. threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);

58. // 创建Entry数组，用来保存数据

59. table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

60. init();

61. }

62. // 包含“子Map”的构造函数

63. public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {

64. this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,

65. DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);

66. // 将m中的全部元素逐个添加到HashMap中

67. putAllForCreate(m);

68. }

69. //求hash值的方法，重新计算hash值

70. static int hash(int h) {

71. h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);

72. return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

73. }

74. // 返回h在数组中的索引值，这里用&代替取模，旨在提升效率

75. // h & (length-1)保证返回值的小于length

76. static int indexFor(int h, int length) {

77. return h & (length-1);

78. }

79. public int size() {

80. return size;

81. }

82. public boolean isEmpty() {

83. return size == 0;

84. }

85. // 获取key对应的value

86. public V get(Object key) {

87. if (key == null)

88. return getForNullKey();

89. // 获取key的hash值

90. int hash = hash(key.hashCode());

91. // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素

92. for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];

93. e != null;

94. e = e.next) {

95. Object k;

96. //判断key是否相同

97. if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

98. return e.value;

99. }

100. //没找到则返回null

101. return null;

102. }

103. // 获取“key为null”的元素的值

104. // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！

105. private V getForNullKey() {

106. for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

107. if (e.key == null)

108. return e.value;

109. }

110. return null;

111. }

112. // HashMap是否包含key

113. public boolean containsKey(Object key) {

114. return getEntry(key) != null;

115. }

116. // 返回“键为key”的键值对

117. final Entry<K,V> getEntry(Object key) {

118. // 获取哈希值

119. // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，“key不为null”的则调用hash()计算哈希值

120. int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());

121. // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素

122. for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];

123. e != null;

124. e = e.next) {

125. Object k;

126. if (e.hash == hash &&

127. ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

128. return e;

129. }

130. return null;

131. }

132. // 将“key-value”添加到HashMap中

133. public V put(K key, V value) {

134. // 若“key为null”，则将该键值对添加到table[0]中。

135. if (key == null)

136. return putForNullKey(value);

137. // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其添加到该哈希值对应的链表中。

138. int hash = hash(key.hashCode());

139. int i = indexFor(hash, table.length);

140. for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

141. Object k;

142. // 若“该key”对应的键值对已经存在，则用新的value取代旧的value。然后退出！

143. if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

144. V oldValue = e.value;

145. e.value = value;

146. e.recordAccess(this);

147. return oldValue;

148. }

149. }

150. // 若“该key”对应的键值对不存在，则将“key-value”添加到table中

151. modCount++;

152. //将key-value添加到table[i]处

153. addEntry(hash, key, value, i);

154. return null;

155. }

156. // putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对添加到table[0]位置

157. private V putForNullKey(V value) {

158. for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

159. if (e.key == null) {

160. V oldValue = e.value;

161. e.value = value;

162. e.recordAccess(this);

163. return oldValue;

164. }

165. }

166. // 如果没有存在key为null的键值对，则直接题阿见到table[0]处!

167. modCount++;

168. addEntry(0, null, value, 0);

169. return null;

170. }

171. // 创建HashMap对应的“添加方法”，

172. // 它和put()不同。putForCreate()是内部方法，它被构造函数等调用，用来创建HashMap

173. // 而put()是对外提供的往HashMap中添加元素的方法。

174. private void putForCreate(K key, V value) {

175. int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());

176. int i = indexFor(hash, table.length);

177. // 若该HashMap表中存在“键值等于key”的元素，则替换该元素的value值

178. for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

179. Object k;

180. if (e.hash == hash &&

181. ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {

182. e.value = value;

183. return;

184. }

185. }

186. // 若该HashMap表中不存在“键值等于key”的元素，则将该key-value添加到HashMap中

187. createEntry(hash, key, value, i);

188. }

189. // 将“m”中的全部元素都添加到HashMap中。

190. // 该方法被内部的构造HashMap的方法所调用。

191. private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) {

192. // 利用迭代器将元素逐个添加到HashMap中

193. for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {

194. Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();

195. putForCreate(e.getKey(), e.getValue());

196. }

197. }

198. // 重新调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的容量

199. void resize(int newCapacity) {

200. Entry[] oldTable = table;

201. int oldCapacity = oldTable.length;

202. //如果就容量已经达到了最大值，则不能再扩容，直接返回

203. if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

204. threshold = Integer.MAX_VALUE;

205. return;

206. }

207. // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的全部元素添加到“新HashMap”中，

208. // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。

209. Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

210. transfer(newTable);

211. table = newTable;

212. threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

213. }

214. // 将HashMap中的全部元素都添加到newTable中

215. void transfer(Entry[] newTable) {

216. Entry[] src = table;

217. int newCapacity = newTable.length;

218. for (int j = 0; j < src.length; j++) {

219. Entry<K,V> e = src[j];

220. if (e != null) {

221. src[j] = null;

222. do {

223. Entry<K,V> next = e.next;

224. int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

225. e.next = newTable[i];

226. newTable[i] = e;

227. e = next;

228. } while (e != null);

229. }

230. }

231. }

232. // 将"m"的全部元素都添加到HashMap中

233. public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {

234. // 有效性判断

235. int numKeysToBeAdded = m.size();

236. if (numKeysToBeAdded == 0)

237. return;

238. // 计算容量是否足够，

239. // 若“当前阀值容量 < 需要的容量”，则将容量x2。

240. if (numKeysToBeAdded > threshold) {

241. int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);

242. if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)

243. targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

244. int newCapacity = table.length;

245. while (newCapacity < targetCapacity)

246. newCapacity <<= 1;

247. if (newCapacity > table.length)

248. resize(newCapacity);

249. }

250. // 通过迭代器，将“m”中的元素逐个添加到HashMap中。

251. for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {

252. Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();

253. put(e.getKey(), e.getValue());

254. }

255. }

256. // 删除“键为key”元素

257. public V remove(Object key) {

258. Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);

259. return (e == null ? null : e.value);

260. }

261. // 删除“键为key”的元素

262. final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {

263. // 获取哈希值。若key为null，则哈希值为0；否则调用hash()进行计算

264. int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());

265. int i = indexFor(hash, table.length);

266. Entry<K,V> prev = table[i];

267. Entry<K,V> e = prev;

268. // 删除链表中“键为key”的元素

269. // 本质是“删除单向链表中的节点”

270. while (e != null) {

271. Entry<K,V> next = e.next;

272. Object k;

273. if (e.hash == hash &&

274. ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {

275. modCount++;

276. size--;

277. if (prev == e)

278. table[i] = next;

279. else

280. prev.next = next;

281. e.recordRemoval(this);

282. return e;

283. }

284. prev = e;

285. e = next;

286. }

287. return e;

288. }

289. // 删除“键值对”

290. final Entry<K,V> removeMapping(Object o) {

291. if (!(o instanceof Map.Entry))

292. return null;

293. Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;

294. Object key = entry.getKey();

295. int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());

296. int i = indexFor(hash, table.length);

297. Entry<K,V> prev = table[i];

298. Entry<K,V> e = prev;

299. // 删除链表中的“键值对e”

300. // 本质是“删除单向链表中的节点”

301. while (e != null) {

302. Entry<K,V> next = e.next;

303. if (e.hash == hash && e.equals(entry)) {

304. modCount++;

305. size--;

306. if (prev == e)

307. table[i] = next;

308. else

309. prev.next = next;

310. e.recordRemoval(this);

311. return e;

312. }

313. prev = e;

314. e = next;

315. }

316. return e;

317. }

318. // 清空HashMap，将所有的元素设为null

319. public void clear() {

320. modCount++;

321. Entry[] tab = table;

322. for (int i = 0; i < tab.length; i++)

323. tab[i] = null;

324. size = 0;

325. }

326. // 是否包含“值为value”的元素

327. public boolean containsValue(Object value) {

328. // 若“value为null”，则调用containsNullValue()查找

329. if (value == null)

330. return containsNullValue();

331. // 若“value不为null”，则查找HashMap中是否有值为value的节点。

332. Entry[] tab = table;

333. for (int i = 0; i < tab.length ; i++)

334. for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)

335. if (value.equals(e.value))

336. return true;

337. return false;

338. }

339. // 是否包含null值

340. private boolean containsNullValue() {

341. Entry[] tab = table;

342. for (int i = 0; i < tab.length ; i++)

343. for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)

344. if (e.value == null)

345. return true;

346. return false;

347. }

348. // 克隆一个HashMap，并返回Object对象

349. public Object clone() {

350. HashMap<K,V> result = null;

351. try {

352. result = (HashMap<K,V>)super.clone();

353. } catch (CloneNotSupportedException e) {

354. // assert false;

355. }

356. result.table = new Entry[table.length];

357. result.entrySet = null;

358. result.modCount = 0;

359. result.size = 0;

360. result.init();

361. // 调用putAllForCreate()将全部元素添加到HashMap中

362. result.putAllForCreate(this);

363. return result;

364. }

365. // Entry是单向链表。

366. // 它是 “HashMap链式存储法”对应的链表。

367. // 它实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数

368. static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

369. final K key;

370. V value;

371. // 指向下一个节点

372. Entry<K,V> next;

373. final int hash;

374. // 构造函数。

375. // 输入参数包括"哈希值(h)", "键(k)", "值(v)", "下一节点(n)"

376. Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {

377. value = v;

378. next = n;

379. key = k;

380. hash = h;

381. }

382. public final K getKey() {

383. return key;

384. }

385. public final V getValue() {

386. return value;

387. }

388. public final V setValue(V newValue) {

389. V oldValue = value;

390. value = newValue;

391. return oldValue;

392. }

393. // 判断两个Entry是否相等

394. // 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。

395. // 否则，返回false

396. public final boolean equals(Object o) {

397. if (!(o instanceof Map.Entry))

398. return false;

399. Map.Entry e = (Map.Entry)o;

400. Object k1 = getKey();

401. Object k2 = e.getKey();

402. if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {

403. Object v1 = getValue();

404. Object v2 = e.getValue();

405. if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))

406. return true;

407. }

408. return false;

409. }

410. // 实现hashCode()

411. public final int hashCode() {

412. return (key==null ? 0 : key.hashCode()) ^

413. (value==null ? 0 : value.hashCode());

414. }

415. public final String toString() {

416. return getKey() + "=" + getValue();

417. }

418. // 当向HashMap中添加元素时，绘调用recordAccess()。

419. // 这里不做任何处理

420. void recordAccess(HashMap<K,V> m) {

421. }

422. // 当从HashMap中删除元素时，绘调用recordRemoval()。

423. // 这里不做任何处理

424. void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {

425. }

426. }

427. // 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。

428. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

429. // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中

430. Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

431. // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，

432. // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”

433. table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);

434. // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小

435. if (size++ >= threshold)

436. resize(2 * table.length);

437. }

438. // 创建Entry。将“key-value”插入指定位置。

439. void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

440. // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中

441. Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

442. // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，

443. // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”

444. table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);

445. size++;

446. }

447. // HashIterator是HashMap迭代器的抽象出来的父类，实现了公共了函数。

448. // 它包含“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3个子类。

449. private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {

450. // 下一个元素

451. Entry<K,V> next;

452. // expectedModCount用于实现fast-fail机制。

453. int expectedModCount;

454. // 当前索引

455. int index;

456. // 当前元素

457. Entry<K,V> current;

458. HashIterator() {

459. expectedModCount = modCount;

460. if (size > 0) { // advance to first entry

461. Entry[] t = table;

462. // 将next指向table中第一个不为null的元素。

463. // 这里利用了index的初始值为0，从0开始依次向后遍历，直到找到不为null的元素就退出循环。

464. while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)

465. ;

466. }

467. }

468. public final boolean hasNext() {

469. return next != null;

470. }

471. // 获取下一个元素

472. final Entry<K,V> nextEntry() {

473. if (modCount != expectedModCount)

474. throw new ConcurrentModificationException();

475. Entry<K,V> e = next;

476. if (e == null)

477. throw new NoSuchElementException();

478. // 注意！！！

479. // 一个Entry就是一个单向链表

480. // 若该Entry的下一个节点不为空，就将next指向下一个节点;

481. // 否则，将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。

482. if ((next = e.next) == null) {

483. Entry[] t = table;

484. while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)

485. ;

486. }

487. current = e;

488. return e;

489. }

490. // 删除当前元素

491. public void remove() {

492. if (current == null)

493. throw new IllegalStateException();

494. if (modCount != expectedModCount)

495. throw new ConcurrentModificationException();

496. Object k = current.key;

497. current = null;

498. HashMap.this.removeEntryForKey(k);

499. expectedModCount = modCount;

500. }

501. }

502. // value的迭代器

503. private final class ValueIterator extends HashIterator<V> {

504. public V next() {

505. return nextEntry().value;

506. }

507. }

508. // key的迭代器

509. private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {

510. public K next() {

511. return nextEntry().getKey();

512. }

513. }

514. // Entry的迭代器

515. private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {

516. public Map.Entry<K,V> next() {

517. return nextEntry();

518. }

519. }

520. // 返回一个“key迭代器”

521. Iterator<K> newKeyIterator() {

522. return new KeyIterator();

523. }

524. // 返回一个“value迭代器”

525. Iterator<V> newValueIterator() {

526. return new ValueIterator();

527. }

528. // 返回一个“entry迭代器”

529. Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() {

530. return new EntryIterator();

531. }

532. // HashMap的Entry对应的集合

533. private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;

534. // 返回“key的集合”，实际上返回一个“KeySet对象”

535. public Set<K> keySet() {

536. Set<K> ks = keySet;

537. return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));

538. }

539. // Key对应的集合

540. // KeySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的Key。

541. private final class KeySet extends AbstractSet<K> {

542. public Iterator<K> iterator() {

543. return newKeyIterator();

544. }

545. public int size() {

546. return size;

547. }

548. public boolean contains(Object o) {

549. return containsKey(o);

550. }

551. public boolean remove(Object o) {

552. return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;

553. }

554. public void clear() {

555. HashMap.this.clear();

556. }

557. }

558. // 返回“value集合”，实际上返回的是一个Values对象

559. public Collection<V> values() {

560. Collection<V> vs = values;

561. return (vs != null ? vs : (values = new Values()));

562. }

563. // “value集合”

564. // Values继承于AbstractCollection，不同于“KeySet继承于AbstractSet”，

565. // Values中的元素能够重复。因为不同的key可以指向相同的value。

566. private final class Values extends AbstractCollection<V> {

567. public Iterator<V> iterator() {

568. return newValueIterator();

569. }

570. public int size() {

571. return size;

572. }

573. public boolean contains(Object o) {

574. return containsValue(o);

575. }

576. public void clear() {

577. HashMap.this.clear();

578. }

579. }

580. // 返回“HashMap的Entry集合”

581. public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {

582. return entrySet0();

583. }

584. // 返回“HashMap的Entry集合”，它实际是返回一个EntrySet对象

585. private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {

586. Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;

587. return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());

588. }

589. // EntrySet对应的集合

590. // EntrySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的EntrySet。

591. private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {

592. public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {

593. return newEntryIterator();

594. }

595. public boolean contains(Object o) {

596. if (!(o instanceof Map.Entry))

597. return false;

598. Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;

599. Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());

600. return candidate != null && candidate.equals(e);

601. }

602. public boolean remove(Object o) {

603. return removeMapping(o) != null;

604. }

605. public int size() {

606. return size;

607. }

608. public void clear() {

609. HashMap.this.clear();

610. }

611. }

612. // java.io.Serializable的写入函数

613. // 将HashMap的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中

614. private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)

615. throws IOException

616. {

617. Iterator<Map.Entry<K,V>> i =

618. (size > 0) ? entrySet0().iterator() : null;

619. // Write out the threshold, loadfactor, and any hidden stuff

620. s.defaultWriteObject();

621. // Write out number of buckets

622. s.writeInt(table.length);

623. // Write out size (number of Mappings)

624. s.writeInt(size);

625. // Write out keys and values (alternating)

626. if (i != null) {

627. while (i.hasNext()) {

628. Map.Entry<K,V> e = i.next();

629. s.writeObject(e.getKey());

630. s.writeObject(e.getValue());

631. }

632. }

633. }

634. private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

635. // java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出

636. // 将HashMap的“总的容量，实际容量，所有的Entry”依次读出

637. private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)

638. throws IOException, ClassNotFoundException

639. {

640. // Read in the threshold, loadfactor, and any hidden stuff

641. s.defaultReadObject();

642. // Read in number of buckets and allocate the bucket array;

643. int numBuckets = s.readInt();

644. table = new Entry[numBuckets];

645. init(); // Give subclass a chance to do its thing.

646. // Read in size (number of Mappings)

647. int size = s.readInt();

648. // Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap

649. for (int i=0; i<size; i++) {

650. K key = (K) s.readObject();

651. V value = (V) s.readObject();

652. putForCreate(key, value);

653. }

654. }

655. // 返回“HashMap总的容量”

656. int capacity() { return table.length; }

657. // 返回“HashMap的加载因子”

658. float loadFactor() { return loadFactor; }

659. }

几点总结

1、首先要清楚HashMap的存储结构，如下图所示：

图中，紫色部分即代表哈希表，也称为哈希数组，数组的每个元素都是一个单链表的头节点，链表是用来解决冲突的，如果不同的key映射到了数组的同一位置处，就将其放入单链表中。

2、首先看链表中节点的数据结构：

[java] view plain copy

1. // Entry是单向链表。

2. // 它是 “HashMap链式存储法”对应的链表。

3. // 它实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数

4. static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

5. final K key;

6. V value;

7. // 指向下一个节点

8. Entry<K,V> next;

9. final int hash;

10. // 构造函数。

11. // 输入参数包括"哈希值(h)", "键(k)", "值(v)", "下一节点(n)"

12. Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {

13. value = v;

14. next = n;

15. key = k;

16. hash = h;

17. }

18. public final K getKey() {

19. return key;

20. }

21. public final V getValue() {

22. return value;

23. }

24. public final V setValue(V newValue) {

25. V oldValue = value;

26. value = newValue;

27. return oldValue;

28. }

29. // 判断两个Entry是否相等

30. // 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。

31. // 否则，返回false

32. public final boolean equals(Object o) {

33. if (!(o instanceof Map.Entry))

34. return false;

35. Map.Entry e = (Map.Entry)o;

36. Object k1 = getKey();

37. Object k2 = e.getKey();

38. if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {

39. Object v1 = getValue();

40. Object v2 = e.getValue();

41. if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))

42. return true;

43. }

44. return false;

45. }

46. // 实现hashCode()

47. public final int hashCode() {

48. return (key==null ? 0 : key.hashCode()) ^

49. (value==null ? 0 : value.hashCode());

50. }

51. public final String toString() {

52. return getKey() + "=" + getValue();

53. }

54. // 当向HashMap中添加元素时，绘调用recordAccess()。

55. // 这里不做任何处理

56. void recordAccess(HashMap<K,V> m) {

57. }

58. // 当从HashMap中删除元素时，绘调用recordRemoval()。

59. // 这里不做任何处理

60. void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {

61. }

62. }

它的结构元素除了key、value、hash外，还有next，next指向下一个节点。另外，这里覆写了equals和hashCode方法来保证键值对的独一无二。

3、HashMap共有四个构造方法。构造方法中提到了两个很重要的参数：初始容量和加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中槽的数量（即哈希数组的长度），初始容量是创建哈希表时的容量（从构造函数中可以看出，如果不指明，则默认为16），加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行 resize 操作（即扩容）。

下面说下加载因子，如果加载因子越大，对空间的利用更充分，但是查找效率会降低（链表长度会越来越长）；如果加载因子太小，那么表中的数据将过于稀疏（很多空间还没用，就开始扩容了），对空间造成严重浪费。如果我们在构造方法中不指定，则系统默认加载因子为0.75，这是一个比较理想的值，一般情况下我们是无需修改的。

另外，无论我们指定的容量为多少，构造方法都会将实际容量设为不小于指定容量的2的次方的一个数，且最大值不能超过2的30次方

4、HashMap中key和value都允许为null。

5、要重点分析下HashMap中用的最多的两个方法put和get。先从比较简单的get方法着手，源码如下：

[java] view plain copy

1. // 获取key对应的value

2. public V get(Object key) {

3. if (key == null)

4. return getForNullKey();

5. // 获取key的hash值

6. int hash = hash(key.hashCode());

7. // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素

8. for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];

9. e != null;

10. e = e.next) {

11. Object k;

12. /判断key是否相同

13. if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

14. return e.value;

15. }

16. 没找到则返回null

17. return null;

18. }

19. // 获取“key为null”的元素的值

20. // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！

21. private V getForNullKey() {

22. for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

23. if (e.key == null)

24. return e.value;

25. }

26. return null;

27. }

首先，如果key为null，则直接从哈希表的第一个位置table[0]对应的链表上查找。记住，key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中，当然不一定是存放在头结点table[0]中。

如果key不为null，则先求的key的hash值，根据hash值找到在table中的索引，在该索引对应的单链表中查找是否有键值对的key与目标key相等，有就返回对应的value，没有则返回null。

put方法稍微复杂些，代码如下：

[java] view plain copy

1. // 将“key-value”添加到HashMap中

2. public V put(K key, V value) {

3. // 若“key为null”，则将该键值对添加到table[0]中。

4. if (key == null)

5. return putForNullKey(value);

6. // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其添加到该哈希值对应的链表中。

7. int hash = hash(key.hashCode());

8. int i = indexFor(hash, table.length);

9. for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

10. Object k;

11. // 若“该key”对应的键值对已经存在，则用新的value取代旧的value。然后退出！

12. if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

13. V oldValue = e.value;

14. e.value = value;

15. e.recordAccess(this);

16. return oldValue;

17. }

18. }

19. // 若“该key”对应的键值对不存在，则将“key-value”添加到table中

20. modCount++;

21. //将key-value添加到table[i]处

22. addEntry(hash, key, value, i);

23. return null;

24. }

如果key为null，则将其添加到table[0]对应的链表中，putForNullKey的源码如下：

[java] view plain copy

1. // putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对添加到table[0]位置

2. private V putForNullKey(V value) {

3. for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

4. if (e.key == null) {

5. V oldValue = e.value;

6. e.value = value;

7. e.recordAccess(this);

8. return oldValue;

9. }

10. }

11. // 如果没有存在key为null的键值对，则直接题阿见到table[0]处!

12. modCount++;

13. addEntry(0, null, value, 0);

14. return null;

15. }

如果key不为null，则同样先求出key的hash值，根据hash值得出在table中的索引，而后遍历对应的单链表，如果单链表中存在与目标key相等的键值对，则将新的value覆盖旧的value，比将旧的value返回，如果找不到与目标key相等的键值对，或者该单链表为空，则将该键值对插入到改单链表的头结点位置（每次新插入的节点都是放在头结点的位置），该操作是有addEntry方法实现的，它的源码如下：

[java] view plain copy

1. // 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。

2. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

3. // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中

4. Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

5. // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，

6. // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”

7. table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);

8. // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小

9. if (size++ >= threshold)

10. resize(2 * table.length);

11. }

注意这里倒数第三行的构造方法，将key-value键值对赋给table[bucketIndex]，并将其next指向元素e，这便将key-value放到了头结点中，并将之前的头结点接在了它的后面。该方法也说明，每次put键值对的时候，总是将新的该键值对放在table[bucketIndex]处（即头结点处）。

两外注意最后两行代码，每次加入键值对时，都要判断当前已用的槽的数目是否大于等于阀值（容量*加载因子），如果大于等于，则进行扩容，将容量扩为原来容量的2倍。

6、关于扩容。上面我们看到了扩容的方法，resize方法，它的源码如下：

[java] view plain copy

1. // 重新调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的单位

2. void resize(int newCapacity) {

3. Entry[] oldTable = table;

4. int oldCapacity = oldTable.length;

5. if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

6. threshold = Integer.MAX_VALUE;

7. return;

8. }

9. // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的全部元素添加到“新HashMap”中，

10. // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。

11. Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

12. transfer(newTable);

13. table = newTable;

14. threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

15. }

很明显，是新建了一个HashMap的底层数组，而后调用transfer方法，将就HashMap的全部元素添加到新的HashMap中（要重新计算元素在新的数组中的索引位置）。transfer方法的源码如下：

[java] view plain copy

1. // 将HashMap中的全部元素都添加到newTable中

2. void transfer(Entry[] newTable) {

3. Entry[] src = table;

4. int newCapacity = newTable.length;

5. for (int j = 0; j < src.length; j++) {

6. Entry<K,V> e = src[j];

7. if (e != null) {

8. src[j] = null;

9. do {

10. Entry<K,V> next = e.next;

11. int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

12. e.next = newTable[i];

13. newTable[i] = e;

14. e = next;

15. } while (e != null);

16. }

17. }

18. }

很明显，扩容是一个相当耗时的操作，因为它需要重新计算这些元素在新的数组中的位置并进行复制处理。因此，我们在用HashMap的时，最好能提前预估下HashMap中元素的个数，这样有助于提高HashMap的性能。

7、注意containsKey方法和containsValue方法。前者直接可以通过key的哈希值将搜索范围定位到指定索引对应的链表，而后者要对哈希数组的每个链表进行搜索。

8、我们重点来分析下求hash值和索引值的方法，这两个方法便是HashMap设计的最为核心的部分，二者结合能保证哈希表中的元素尽可能均匀地散列。

计算哈希值的方法如下：

[java] view plain copy

1. static int hash(int h) {

2. h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);

3. return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

4. }

它只是一个数学公式，IDK这样设计对hash值的计算，自然有它的好处，至于为什么这样设计，我们这里不去追究，只要明白一点，用的位的操作使hash值的计算效率很高。

由hash值找到对应索引的方法如下：

[java] view plain copy

1. static int indexFor(int h, int length) {

2. return h & (length-1);

3. }

这个我们要重点说下，我们一般对哈希表的散列很自然地会想到用hash值对length取模（即除法散列法），Hashtable中也是这样实现的，这种方法基本能保证元素在哈希表中散列的比较均匀，但取模会用到除法运算，效率很低，HashMap中则通过h&(length-1)的方法来代替取模，同样实现了均匀的散列，但效率要高很多，这也是HashMap对Hashtable的一个改进。

接下来，我们分析下为什么哈希表的容量一定要是2的整数次幂。首先，length为2的整数次幂的话，h&(length-1)就相当于对length取模，这样便保证了散列的均匀，同时也提升了效率；其次，length为2的整数次幂的话，为偶数，这样length-1为奇数，奇数的最后一位是1，这样便保证了h&(length-1)的最后一位可能为0，也可能为1（这取决于h的值），即与后的结果可能为偶数，也可能为奇数，这样便可以保证散列的均匀性，而如果length为奇数的话，很明显length-1为偶数，它的最后一位是0，这样h&(length-1)的最后一位肯定为0，即只能为偶数，这样任何hash值都只会被散列到数组的偶数下标位置上，这便浪费了近一半的空间，因此，length取2的整数次幂，是为了使不同hash值发生碰撞的概率较小，这样就能使元素在哈希表中均匀地散列。

转载于：http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/36034955，谢谢