HashMap的底层实现
分析put方法
①.当调用put方法向hashmap增加元素时，会先判断hashmap里的数组是否null或数组长度为0，是就进行resize()操作，否就进行下一步判断；
②.根据put时传递的参数key计算出的hash值，让这个值和数组长度减一的结果进行按位与运算，得到put进去的key-value要放在数组的哪个位置上（以下称table[i]），如果该位置为null,直接添加元素，否则进入下一步；
③.接下来会判断添加的元素是否和table[i]上的元素的key是否相等（相等指的是hash值和equals方法），相等就会覆盖，不相等继续判断table[i]是否是红黑树节点；
④.如果table[i]是TreeNode（是红黑树），则直接在树中插入键值对，否则遍历链表来进行插入操作；
⑤遍历table[i]节点的链表，插入到链表尾部（jdk1.8用尾插法，jdk1.8以前的版本用头插法），遍历过程中发现key已经存在，则会替换。如果插入后链表长度大于8，会把链表转换成红黑树结构；
⑥.插入成功后，modCount自加，size自加，判断hashmap的元素个数是否超过阈值，超过阈值就进行resize()。
public V put(K key, V value) { //对key进行计算hash值 return putVal(hash(key), key, value, false, true); } /** //数组为空则创建数组 //计算出要存放在数组中的位置tab[i]，tab[i]为null就直接插入 //tab[i]节点存在且和要插入的key-value相等，此时覆盖tab[i] //判断tab[i]是否是红黑树结构 //插入到尾部 //链表长度大于就转换成红黑树结构 //key存在就覆盖 //存在旧值，返回插入后被覆盖的值 if (e != null) { // existing mapping for key //插入后插入阈值就扩容 |
扩容机制
当hashmap里添加了一定数量的元素时（数量达到阈值），就需要扩大数组。使用一个新的更大的数组代替已有的容量小的数组。
/** * 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<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; //扩容前的数组应用 int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //扩容前的容量 int oldThr = threshold; //扩容前的阈值 int newCap, newThr = 0; //新的容量和阈值，默认都为0 //根据旧容量判断并计算出新的数组的容量 if (oldCap > 0) { //扩容前数组大小已经达到最大（2^30），把阈值调到最大，以后就不能再扩容了 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } //没超过最大值，将数组容量扩大到原来的两倍 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; table = newTab; //开始进行扩容后的元素转移 if (oldTab != null) { //原数组中的每一个元素都移动到新的数组中 for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; //将原数组中存放的引用置为null if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); 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; } |
在jdk1.8中Hashmap的扩容是2次幂的扩容（指长度扩为原来的2倍），所以元素的位置要么在原位置要么在移动2次幂的位置。
在数组长度为16的hashmap中，有key1的hash值为4，有key2的hash值为20 元素在新的数组中的位置计算公式：e.hash & (newCap - 1) 数组长度为16，参与运算的是16-1，15对应的二进制为 00001111 扩容后数组长度为32，参与运算的是31，对应的二进制为 00011111 Hash值 4 20 二进制 00000100 00010100 原容量15 00001111 00001111 这是key的hash值的二进制与oldCap-1进行计算 结果 00000100 00000100 计算得出的原位置（此时位置相同） 新容量31 00011111 00011111 这是key的hash值的二进制与newCap-1进行计算 结果 00000100 00010100 得出在新数组中要存放的位置（此时位置不同） |
参考：
1.美团技术点评，Java 8系列之重新认识HashMap，2016。