HashMap源碼分析

我們再看看構造方法

構造方法

/** * Constructs an empty HashMap with the specified initial * capacity and the default load factor (0.75). * * @param  initialCapacity the initial capacity. * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative. * 傳入初始容量大小,使用默認負載因子值 來初始化HashMap對象 */public HashMap(int initialCapacity) {    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}/** * Constructs an empty HashMap with the default initial capacity * (16) and the default load factor (0.75). * 默認容量和負載因子 */public HashMap() {    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted}/** * Constructs an empty HashMap with the specified initial * capacity and load factor. * * @param  initialCapacity the initial capacity * @param  loadFactor      the load factor * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative *         or the load factor is nonpositive * 傳入初始容量大小和負載因子 來初始化HashMap對象 */public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {     // 初始容量不能小於0,否則報錯    if (initialCapacity < 0)        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +                                           initialCapacity);    // 初始容量不能大於最大值,否則為最大值        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;    //負載因子不能小於或等於0,不能為非數字    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +                                           loadFactor);    // 初始化負載因子    this.loadFactor = loadFactor;    // 初始化threshold大小    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);}/** * Returns a power of two size for the given target capacity. * 找到大於或等於 cap 的最小2的整數次冪的數 */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;}

在這源碼中,loadFactor負載因子是一個非常重要的參數,因為他能夠反映HashMap桶數組的使用情況, 這樣的話,HashMap的時間複雜度就會出現不同的改變。

當這個負載因子屬於低負載因子的時候,HashMap所能夠容納的鍵值對數量就是偏少的,擴容後,重新將鍵值對 存儲在桶數組中,鍵與鍵之間產生的碰撞會下降,鏈表的長度也會隨之變短。

但是如果增加負載因子當這個負載因子大於1的時候,HashMap所能夠容納的鍵值對就會變多,這樣碰撞就會增加, 這樣的話鏈表的長度也會增加,

一般情況下負載因子我們都不會去修改。都是默認的0.75。

擴容機制

resize()這個方法就是重新計算容量的一個方法,我們看看源碼:

/** * 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 */final Node[] resize() {    //引用擴容前的Entry數組    Node[] oldTab = table;    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;    int oldThr = threshold;    int newCap, newThr = 0;    if (oldCap > 0) {               // 擴容前的數組大小如果已經達到最大(2^30)了        //在這裡去判斷是否達到最大的大小         if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {               //修改閾值為int的最大值(2^31-1),這樣以後就不會擴容了            threshold = Integer.MAX_VALUE;            return oldTab;        }                // 如果擴容後小於最大值 而且 舊數組桶大於初始容量16, 閾值左移1(擴大2倍)        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)            newThr = oldThr << 1; // double threshold    }    // 如果數組桶容量<=0 且 舊閾值 >0    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold        //新的容量就等於舊的閥值        newCap = oldThr;    else {               // zero initial threshold signifies using defaults         // 如果數組桶容量<=0 且 舊閾值 <=0         // 新容量=默認容量         // 新閾值= 負載因子*默認容量        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);    }    // 如果新閾值為0    if (newThr == 0) {        // 重新計算閾值        float ft = (float)newCap * loadFactor;        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);    }    //在這裡就會 更新閾值    threshold = newThr;    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})     //創建新的數組     Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];        // 覆蓋數組桶    table = newTab;     // 如果舊數組桶不是空,則遍歷桶數組,並將鍵值對映射到新的桶數組中    //在這裡還有一點詭異的,1.7是不存在後邊紅黑樹的,但是1.8就是有紅黑樹    if (oldTab != null) {        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {            Node e;            if ((e = oldTab[j]) != null) {                oldTab[j] = null;                if (e.next == null)                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;                                // 如果是紅黑樹                else if (e instanceof TreeNode)                                    // 重新映射時,然後對紅黑樹進行拆分                    ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);                else { // preserve order                    // 如果不是紅黑樹,那也就是說他鏈表長度沒有超過8,那麼還是鏈表,                    //那麼還是會按照鏈表處理                    Node 
loHead = null, loTail = null; Node hiHead = null, hiTail = null; Node next; // 遍歷鏈表,並將鏈表節點按原順序進行分組 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); // 將分組後的鏈表映射到新桶中 if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab;}

所以說在經過resize這個方法之後,元素的位置要麼就是在原來的位置,要麼就是在原來的位置移動2次冪的位置上。 源碼上的註釋也是可以翻譯出來的

/**     * 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          如果為null,則分配符合字段閾值中保存的初始容量目標。      否則,因為我們使用的是2次冪擴展,     所以每個bin中的元素必須保持相同的索引,或者在新表中以2的偏移量移動。          */    final Node[] resize() .....    

所以說他的擴容其實很有意思,就有了三種不同的擴容方式了,

  1. 在HashMap剛初始化的時候,使用默認的構造初始化,會返回一個空的table,並且 thershold為0,因此第一次擴容的時候默認值就會是16. 同時再去計算thershold = DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16*0.75 = 12.
  2. 如果說指定初始容量的初始HashMap的時候,那麼這時候計算這個threshold的時候就變成了 threshold = DEFAULT_LOAD_FACTOR * threshold(當前的容量)
  3. 如果HashMap不是第一次擴容,已經擴容過了,那麼每次table的容量和threshold也會變成原來的2倍。

之前看1.7的源碼的時候,是沒有這個紅黑樹的,而是在1.8 之後做了相應的優化。 使用的是2次冪的擴展(指長度擴為原來2倍)。 而且在擴充HashMap的時候,不需要像JDK1.7的實現那樣重新計算hash,這樣子他就剩下了計算hash的時間了。

看完這個源碼,翻譯了一節節的英文,算是大致明白了一點源碼內容了,有什麼討論的問題咱們可以一起討論一下,感謝觀看。


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