HashMap源码分析

我们再看看构造方法

构造方法

/** * 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. * 传入初始容量大小,使用默认负载因子值 来初始化HashMap对象 */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). * 默认容量和负载因子 */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 * 传入初始容量大小和负载因子 来初始化HashMap对象 */public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {     // 初始容量不能小于0,否则报错    if (initialCapacity < 0)        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +                                           initialCapacity);    // 初始容量不能大于最大值,否则为最大值        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;    //负载因子不能小于或等于0,不能为非数字    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +                                           loadFactor);    // 初始化负载因子    this.loadFactor = loadFactor;    // 初始化threshold大小    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);}/** * Returns a power of two size for the given target capacity. * 找到大于或等于 cap 的最小2的整数次幂的数 */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;}

在这源码中,loadFactor负载因子是一个非常重要的参数,因为他能够反映HashMap桶数组的使用情况, 这样的话,HashMap的时间复杂度就会出现不同的改变。

当这个负载因子属于低负载因子的时候,HashMap所能够容纳的键值对数量就是偏少的,扩容后,重新将键值对 存储在桶数组中,键与键之间产生的碰撞会下降,链表的长度也会随之变短。

但是如果增加负载因子当这个负载因子大于1的时候,HashMap所能够容纳的键值对就会变多,这样碰撞就会增加, 这样的话链表的长度也会增加,

一般情况下负载因子我们都不会去修改。都是默认的0.75。

扩容机制

resize()这个方法就是重新计算容量的一个方法,我们看看源码:

/** * 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() {    //引用扩容前的Entry数组    Node[] oldTab = table;    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;    int oldThr = threshold;    int newCap, newThr = 0;    if (oldCap > 0) {               // 扩容前的数组大小如果已经达到最大(2^30)了        //在这里去判断是否达到最大的大小         if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {               //修改阈值为int的最大值(2^31-1),这样以后就不会扩容了            threshold = Integer.MAX_VALUE;            return oldTab;        }                // 如果扩容后小于最大值 而且 旧数组桶大于初始容量16, 阈值左移1(扩大2倍)        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)            newThr = oldThr << 1; // double threshold    }    // 如果数组桶容量<=0 且 旧阈值 >0    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold        //新的容量就等于旧的阀值        newCap = oldThr;    else {               // zero initial threshold signifies using defaults         // 如果数组桶容量<=0 且 旧阈值 <=0         // 新容量=默认容量         // 新阈值= 负载因子*默认容量        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);    }    // 如果新阈值为0    if (newThr == 0) {        // 重新计算阈值        float ft = (float)newCap * loadFactor;        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);    }    //在这里就会 更新阈值    threshold = newThr;    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})     //创建新的数组     Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];        // 覆盖数组桶    table = newTab;     // 如果旧数组桶不是空,则遍历桶数组,并将键值对映射到新的桶数组中    //在这里还有一点诡异的,1.7是不存在后边红黑树的,但是1.8就是有红黑树    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;                                // 如果是红黑树                else if (e instanceof TreeNode)                                    // 重新映射时,然后对红黑树进行拆分                    ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);                else { // preserve order                    // 如果不是红黑树,那也就是说他链表长度没有超过8,那么还是链表,                    //那么还是会按照链表处理                    Node 
loHead = null, loTail = null; Node hiHead = null, hiTail = null; Node next; // 遍历链表,并将链表节点按原顺序进行分组 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); // 将分组后的链表映射到新桶中 if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab;}

所以说在经过resize这个方法之后,元素的位置要么就是在原来的位置,要么就是在原来的位置移动2次幂的位置上。 源码上的注释也是可以翻译出来的

/**     * 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          如果为null,则分配符合字段阈值中保存的初始容量目标。      否则,因为我们使用的是2次幂扩展,     所以每个bin中的元素必须保持相同的索引,或者在新表中以2的偏移量移动。          */    final Node[] resize() .....    

所以说他的扩容其实很有意思,就有了三种不同的扩容方式了,

  1. 在HashMap刚初始化的时候,使用默认的构造初始化,会返回一个空的table,并且 thershold为0,因此第一次扩容的时候默认值就会是16. 同时再去计算thershold = DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16*0.75 = 12.
  2. 如果说指定初始容量的初始HashMap的时候,那么这时候计算这个threshold的时候就变成了 threshold = DEFAULT_LOAD_FACTOR * threshold(当前的容量)
  3. 如果HashMap不是第一次扩容,已经扩容过了,那么每次table的容量和threshold也会变成原来的2倍。

之前看1.7的源码的时候,是没有这个红黑树的,而是在1.8 之后做了相应的优化。 使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍)。 而且在扩充HashMap的时候,不需要像JDK1.7的实现那样重新计算hash,这样子他就剩下了计算hash的时间了。

看完这个源码,翻译了一节节的英文,算是大致明白了一点源码内容了,有什么讨论的问题咱们可以一起讨论一下,感谢观看。


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