目次
5.3. 負荷率は 0.75 より大きくても小さくてもかまいませんか?
5. HashMap ソースコード分析
5.1. 容量の初期化
put メソッドを実行する前は容量が 0 で、put メソッドを実行すると、デフォルトの初期容量として 16 が割り当てられます。
ソース コードでは、パラメーターを構築せずに HashMap を初期化すると、0.75 の負荷係数が割り当てられます。ただし、容量は割り当てられておらず、初期化されていません。
この時点で初期容量は 0 です。
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}public class HashMapDemo {
public static void main(String[] args) {
HashMap hashMap=new HashMap();
//调用put方法
hashMap.put("a","1");
}
}ソースコードを入れる
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
このとき、キーのハッシュ値、キーの値、および値の値を渡す putVal メソッドが返されます。
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是一个数组，初始化为null，走第一个if语句
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//这里调用了一个resize()方法，也就是扩容方法
n = (tab = resize()).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;
}resize() 展開方法
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//HashMap初始化时oldTab为null，经过三目运算为0，那么不会走下面的if语句
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
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
//最终会走这里的赋值，将newCap容量赋值为默认的容量16
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;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = 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;
}上記のソース コードからわかるように、HashMap の初期容量は、put メソッドを呼び出す前は 0 であり、put メソッドを使用した後は 16 です。
5.2 負荷率とは？
0.75、拡張しきい値とも呼ばれます
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;5.3. 負荷率は 0.75 より大きくても小さくてもかまいませんか?
いいえ、拡張時に容量は負荷率*によって初期化されるため、デフォルトは 16*0.75=12 です。つまり、容量が 12 を超える場合、元の容量が 2 倍に拡張されます。
しかし、負荷率が 0.5 など 0.75 未満の場合、16*0.5=8 の場合、容量拡張が必要になり、リソースの浪費につながります。
16*1=16 のように、負荷率が 0.75 より大きい場合、クエリと挿入の数が増加し、パフォーマンスが低下します。
5.4. 拡張の長さは?
各展開は元のサイズの 2 倍です
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE; //2的30次方
return oldTab;
}
//如果没有超过最大值，则扩大容量为原来的2倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // 2的一次方 2倍
}5.5. 下付き文字はどのように計算されますか?
(配列の長さ - 1) キーのハッシュ値でビット操作を実行します
i = (n - 1) & ハッシュ
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//计算HashMap的下标
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;
}5.6. ハッシュ競合を解決するには?
ハッシュ競合とは、HashMap の基になる配列で、新しく追加されたデータで、以前に存在したデータと同じハッシュ値を持っているが、キーが異なることが判明したことを意味します。配列内のメモリ アドレスは 1 つのデータしか格納できないため、複数のデータを格納するにはどうすればよいでしょうか? 2 つのキーのハッシュ値が同じで、2 つのキーの equals が false の場合は、連結リストまたは赤黒木を使用します。
5.7. いつツリーに変換されますか?
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;
}
p.next はインデックス 1 から 7 までトラバースし、binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1 の条件を満たし、ツリーに変換しようとします。インデックスが 7、つまり長さが連結リストは8なので、連結リストの長さが8以上の場合はまだ終わっていません、ツリーに変換しようとしているから、treeifBinメソッドを確認してください
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//如果数组为null或者数组长度小于64，则进行扩容
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
//否则，就会转换为树
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
} static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;ソース コードでは、配列の長さが 64 以上の場合、次の変換番号コードが実行されることがわかります。
概要: リンク リストの長さが 8 以上で、配列の長さが 64 以上の場合、リンク リストはツリーに変換されます。
5.8、HashMap データ構造
jdk1.8 より前の hashMap の基になるデータ構造は、配列 + リンク リストです。
jdk1.8以降のhashMapのデータ構造は、配列＋連結リスト＋赤黒木