用過java的朋友或多或少對HashMap有一些不了解的地方，文章內(nèi)容很緊湊，希望大家堅持學(xué)習(xí)哦

前言

Java7中的HashMap和Java8中的HashMap不太一樣，Java7中的HashMap主要是由數(shù)組 鏈表組成的，而Java8中的HashMap是由數(shù)組 鏈表 紅黑樹組成的，當(dāng)鏈表的長度超過8個時，就會轉(zhuǎn)為紅黑樹，降低查找時的時間復(fù)雜度，從而提高效率。這里主要分析的是Java8中的HashMap。

使用簡介

在日常開發(fā)中，我們在使用HashMap的時候，有以下兩種初始化方式：
? ?1、通過new HashMap()不指定初始值大?。?br> ? ?2、通過new HashMap<>(int initialCapacity)指定初始值大小。

初始化

//  數(shù)組的默認初始容量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
//  最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//  默認負載因子（用來控制閾值和容量，當(dāng)數(shù)組已經(jīng)存放的容量超過了閾值時，容量會擴大一倍
//  閾值 = 最大容量 * 負載因子）
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//  默認鏈表的最大長度（當(dāng)鏈表的長度超過8時會被轉(zhuǎn)換為紅黑樹）
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//  使用第一種初始化方式時，默認初始化容量是2的4次
public HashMap() {    
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
}
public HashMap(int initialCapacity) {   
     this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
     public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {   
      //  不能小于0
    if (initialCapacity < 0) 
             throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: initialCapacity); 
                //  超過2的30次方，則最大容量為2的30次方
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
                  if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))   
                       throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: loadFactor);
                           this.loadFactor = loadFactor;   
                 //  計算閾值（在第一次put值的時候，會在resize()方法中重新計算）
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

HashMap#put()

public V put(K key, V value) 
{    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

static final int hash(Object key) {  
  int h;    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

hash()方法主要是對存入的key值進行判斷，如果為null，則返回0；不為null，則返回key的hash值與hash值無符號右移16位以后的值進行按位異或的結(jié)果（有點繞口）。由此可以看出HashMap的key值可以為null。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;   
     //  第一次put值時，會初始化當(dāng)前數(shù)組長度，如果沒有指定，則默認為16
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;  
          //  找到在數(shù)組中對應(yīng)的下標(biāo)，如果該位置沒有值，那么直接初始化一個Node放在此位置
             // 由&運算可以確保(n - 1) & hash一定是小于數(shù)組容量
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);  
          else {
        Node<K,V> e; K k;        
        //  如果key值已經(jīng)存在，則取出這個節(jié)點
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;       
             //  如果當(dāng)前key值的節(jié)點是紅黑樹，則調(diào)用紅黑樹的插值算法
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);    
                else {            
                //  如果是鏈表，則遍歷鏈表，采用尾插的方式
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {               
             if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);        
                   //  如果鏈表的長度大于等于8，則將鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);       
                                 break;
                }               
                 //  如果在鏈表的節(jié)點中存在相同的key，則結(jié)束循環(huán)
                if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                    break;
                p = e;
            }
        }        //  如果存在相同的key值，則重新賦值，并且返回舊值
        if (e != null) { 
        // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;           
             //  由源碼可知onlyIfAbsent默認false 
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);  
          return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;   
     //  如果數(shù)組已經(jīng)容納的長度超過了設(shè)定的閾值，則會對該數(shù)組進行擴容，每次擴容是之前長度的兩倍
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);   
     //  每一個不同的key值第一次put的時候返回null。
    return null;
}

HashMap#resize()

resize()方法主要作用是初始化數(shù)組或?qū)?shù)組進行擴容計算。

    final Node<K,V>[] resize() {    
       //  備份原始數(shù)組
    Node<K,V>[] oldTab = table;    
    //  第一次put值的時候為0
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;   
     //  如果沒有指定初始值大小，第一次put值的時候閾值為0
    int oldThr = threshold;    int newCap, newThr = 0;   
     //  如果數(shù)組不為null且長度不為0，則會
    if (oldCap > 0) {       
     //  如果長度大于等2的30次方，則默認閾值為int的最大值（即2的31次方減1）
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;            
            return oldTab;
        }       
         //  如果將數(shù)組長度擴大一倍后的值小于2的30次方并且數(shù)組之前的長度大于等于2的4次方，則將閾值擴大
          //  一倍，否則閾值會在下面的if (newThr == 0)中進行賦值
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)     
               //  將閾值擴大一倍
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
          }   
     //  如果使用new HashMap(int initialCapacity)初始化，則第一次put值時會進入這里
    else if (oldThr > 0) 
        initial capacity was placed in threshold
        newCap = oldThr;  
          //  如果使用new HashMap()初始化，則第一次put值時會進入這里
    else {             
          zero initial threshold signifies using defaults
        //  默認數(shù)組大小是2的4次方
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;        
        //  默認負載因子是0.75，即默認閾值為12
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }   
     //  只有以下兩種情況會進入到if判斷中：
      //  1、在使用new HashMap(int initialCapacity)初始化，并且第一次put值的時候
      //   2、對數(shù)組進行擴容且數(shù)組的原始長度小于2的4次方的時候
    if (newThr == 0) {       
     //  根據(jù)指定的數(shù)組大小和負載因子乘積得到閾值
        float ft = (float)newCap * loadFactor;       
      //  如果數(shù)組大小和閾值都小于2的20次方，則確定閾值
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                    (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;   
     @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})   
      //  用新的數(shù)組大小初始化新的數(shù)組
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;   
     //  如果是第一次初始化，則直接返回newTab。如果不是則會進行數(shù)據(jù)的遷移操作
    if (oldTab != null) {  
          //  遍歷數(shù)組
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node<K,V> e;            
            if ((e = oldTab[j]) != null) {         
                   //  將已經(jīng)被取出的位置置空
                oldTab[j] = null;       
                         //  如果數(shù)組該位置只是單個節(jié)點，那么直接賦值
                if (e.next == null)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;   
                                 //  如果數(shù)組該位置是紅黑樹
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);    
                                //  如果數(shù)組該位置是鏈表，保證原始的循序進行遷移
                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resize()方法可以看出，負載因子決定了數(shù)組的容量和使用程度。
負載因子越大則數(shù)組的填裝密度越高，也就是能容納更多的元素。但是由于數(shù)組插入或刪除元素的時間復(fù)雜度O(n)，所以索引的效率會變低。
但是，負載因子越小則數(shù)組中的填裝密度越稀疏，此時會空間的浪費，但是此時索引效率高（用空間換取時間）。

HashMap#get()

相較于put方法，get方法就顯得尤為簡單，因為不再需要關(guān)心擴容問題，只需要處理數(shù)據(jù)的獲取。

public V get(Object key) {
    Node<K,V> e; 
       return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;    //  首先判斷數(shù)組不為null以及長度大于0并且對應(yīng)位置節(jié)點不為null
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {        //  判斷第一個節(jié)點是否滿足條件
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))            return first;        //  如果節(jié)點的下一個節(jié)點不為null
        if ((e = first.next) != null) {            //  判斷該節(jié)點是否為紅黑樹
            if (first instanceof TreeNode)                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);            //  遍歷鏈表，判斷是否有滿足條件的節(jié)點存在
            do {                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }    return null;
}

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