HashMap源码浅析(二)—— 添加元素与数据结构

上一篇中,我们把HashMap的构造和内部存储数据的容器简单介绍了一下。在这一篇中,会进一步深挖HashMap在添加元素时的各种情况以及其数据存放形式,如有谬误,还请指出,谢谢!

(本文所示源码均来源于JDK1.8.0_131)

前一篇已经提到,put方法的实现是将key通过哈希运算求得整形的哈希值hash,再通过调用putVal方法实现元素的添加;那此时我们假设HashMap在构造完成后连续添加元素,那这时候在putVal中的代码该如何走呢:

    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 = table;
        n = tab.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;
    }

由于Node数组已经创建,那么成员变量table肯定不为null,且长度肯定不为0(详见构造方法中的判断与tableSizeFor方法的实现),此时会遇到HashMap的最具有特色的判断:

如果通过运算(hash & (length - 1))得到数组下标对应的元素为null,则创建Node并直接赋值即可,这与上一篇讲到的构造初期第一个元素添加的逻辑是一样的。

如果该下标对应位置已经有元素了呢?好,这就是HashMap的独特之处了,分三种情况:

1、如果需要被添加的元素的key与在该小标中已经存在的元素的key值相等(hash相等、且key值相等),则此时不会添加元素 ,直接对该元素的值进行修改,并将修改前的值返回(onlyIfAbsent的取值只有通过putIfAbsent方法调用时为true,顾名思义就是仅当容器内不存在该元素,或者在容器内已经存在其key值与之相同的元素,且其的值为null时才重新赋值,否则不覆盖,在此处鉴于使用频率不高,暂不过多考虑);

2、else if (p instanceof TreeNode)这一句是JDK8以后的一个巨大改动——如果已经存在的元素是TreeNode的实例对象,则表明该数组下标下,已经生成了一个红黑树的数据结构,存储了至少8个元素(为什么是8个?设为疑问A,稍后解答)而数组中的这个TreeNode对象,正好是红黑树的根节点。此时只需要调用TreeNode的putTreeVal方法,按照红黑树的规则添加元素,而这里需要注意的是:

      a. HashMap中主干部分依旧是Node数组,TreeNode是Node的子类;(继承自LinkedHashMap.Entry,后者又继承自HashMap.Node)只有红黑树的根节点在Node数组中;

        b. 红黑树是按照整形变量hash来生成的;

红黑树内添加元素的判断逻辑与第一种情况在Node数组中添加的判断逻辑差不多,在此不过多赘述;

3、最后来到else,如果不符合前两者情况,只能按照JDK8以前的数据结构——链表进行链接,即,第一个添加在该数组下标内的元素为链首,通过成员变量next记录下一个元素。在JDK8中,向链表中添加元素后,会多一个判断:如果链表长度大于等TREEIFY_THRESHOLD(8),则会执行treeifyBin方法,将链表转换为红黑树。这里,就是之前的疑问A的答案;

至此,HashMap的添加数据及其内部数据结构就大概看完了,后面会继续更新,浅析删除元素时的代码逻辑。

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