java集合HashMap源码解析（基于JDK1。8）

　　一、Hashmap简介
　　类继承关系图如下：
　　HashMap实现了三个接口，一个抽象类。主要的方法都在Map接口中，AbstractMap抽象类实现了Map方法中的公共方法，例如：size(),containsKey(),clear()等,主要方法由子类自己实现。
　　HashMap结构如下图：
　　HashMap的主要结构由数组、链表/红黑树组成，当数组中某个节点大于等于8个并且数组长度大于等于64时，链表会转换为红黑树。 二、HashMap的主要属性public class HashMap extends AbstractMap     implements Map, Cloneable, Serializable {      private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;          /* ---------------- 默认值 -------------- */          /**      * 默认初始化大小，必须是二的次幂      */     static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16      /**      * 数组最大值，当大于该值时使用该值      */     static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;      /**      * 默认负载因子      */     static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;      /**      * 某个节点由链表转为红黑树时候的阈值      */     static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;      /**      * 节点由红黑树转为链表时的阈值      */     static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;      /**      * 节点转为红黑树时数组的阈值      */     static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;           /* ---------------- 字段 -------------- */          /**      * HashMap的数组(划重点，主要结构)      * HashMap的由数组+链表/红黑树组成，数组指的就是这个数组，链表和红黑树则是由Node结构组成      */     transient Node[] table;      /**      * 保存缓存的set.AbstractMap字段用于实现keySet()和values()。      */     transient Set> entrySet;      /**      * HashMap中数据量大小.      */     transient int size;      /**      * HashMap的修改次数      */     transient int modCount;      /**      * 阈值，当HashMap中数据大于该值时将进行扩容      */     int threshold;      /**      * 加载因子      */     final float loadFactor;               /* ---------------- Node结构 -------------- */         /**      * HashMap的基础节点      */     static class Node implements Map.Entry {         //当前节点的hash值         final int hash;         //当前节点的key         final K key;         //当前节点的value         V value;         //指向下一个节点的引用         Node next;          //node的构造函数         Node(int hash, K key, V value, Node next) {             this.hash = hash;             this.key = key;             this.value = value;             this.next = next;         }         //...其他方法省略     }       复制代码三、源码解析1、初始化方法
　　HashMap共有四个构造函数，参数分别是1、初始化数组大小、加载因子。2、初始化数组大小。3、无参。4、HashMap结构。
　　其中1、2、3三个参数的构造函数性质相同，都是传入初始化数组大小或加载因子，没传的使用默认值。构造函数4使用默认的初始化大小和加载因子，并且是将传入的HashMap添加到新的结构中。
　　具体代码如下:/**  * 有初始化大小和加载因子大小的构造函数  * @param  initialCapacity 初始化大小  * @param  loadFactor      加载因子  * @throws IllegalArgumentException 非法参数异常  */ public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {     //如果初始化大小小于0，抛出异常     if (initialCapacity < 0)         throw new IllegalArgumentException(＂Illegal initial capacity: ＂ +                                            initialCapacity);     //如果初始化大小大于最大值，那么就把初始化大小设置为最大值     if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)         initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;     //如果加载因子小于等于0或者是非法的float类型，则抛出异常     if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))         throw new IllegalArgumentException(＂Illegal load factor: ＂ +                                            loadFactor);     //设置加载因子     this.loadFactor = loadFactor;     //设置下一次扩容阈值     this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity); }  /**  * 有初始化大小的构造函数 加载因子使用默认值（0.75）  *  * @param  初始化大小  * @throws IllegalArgumentException 非法参数异常  */ public HashMap(int initialCapacity) {     //调用第一个构造函数，加载因子使用默认值DEFAULT_LOAD_FACTOR（0.75）     this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); }  /**  * 无参构造函数，使用默认大小（16）和默认加载因子（0.75）  */ public HashMap() {     //设计加载因子为默认值，其他所有值都是要默认值     this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted }  /**  * 使用一个HashMap为参数的构造函数，加载因子使用默认（0.75）  *  * @param   一个HashMap数据  * @throws  NullPointerException 空指针异常  */ public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {     //加载因子为默认值     this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;     //将传入的HashMap数据放入当前结构中     putMapEntries(m, false); } 复制代码2、get方法
　　先看源码，再做总结，源码：/**  * HashMap的get方法  * @param   要查找的key  */ public V get(Object key) {     //定义一个node     Node e;     //通过getNode()方法获取node,getNode返回null则get方法返回null,否则返回node的value     return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; }  /**  * 实现Map.get和相关方法  * @param key的hash值  * @param key  * @return 结构中的node或者null  */ final Node getNode(int hash, Object key) {     //定义说明  tab:数组，first:该数组节点中的第一个值，n:数组大小,k：first的key     Node[] tab; Node first, e; int n; K k;     //如果数组不为null、数组大小大于0、通过hash获取到的数组中的节点不为null     if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&         (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {         //该节点的hash等于要查找的hash值(始终检查第一个节点)、该节点的key与要查找的key相等（==为true或者equals为true）         if (first.hash == hash && // always check first node             ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))             return first;         //如果第first节点不为null并且first节点不是要查找的节点（上面的if判断，如果是要查找的接口则上一步就返回了）         if ((e = first.next) != null) {             //如果是红黑树类型             if (first instanceof TreeNode)                 //遍历红黑树                 return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);             //循环遍历链表             do {                 //当hash值相同、该节点的key与要查找的key相等（==为true或者equals为true）                 if (e.hash == hash &&                     ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                     return e;             } while ((e = e.next) != null);         }     }     //如果hash值对应的数组为null，则返回null     return null; }  复制代码
　　get方法总结：根据key的hash值找到数组中对应的位置。判断该位置上的值和要查找的值是否相等（==或者equals），如果是则返回如果不是则判断该节点的下一个节点是否为空，为空则返回null。判断结构是否是红黑树，如果是，遍历树。如果不是树，则遍历链表。如果不符合上面的条件则返回null。3、put方法
　　先看源码：/**  * 添加key-value，如果key已经对应value,则替换，返回之前的值  *  * @param key  * @param value  * @return 返回之前的value  */ public V put(K key, V value) {     return putVal(hash(key), key, value, false, true); }  /**  * 实现Map.put和相关方法  *  * @param hash值  * @param key  * @param value  * @param onlyIfAbsent 是否只在不存在的时候修改值，true不修改，false修改  * @param evict 如果为false，则为创建模式  * @return 返回之前的value，如果没有则为null  */ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,                boolean evict) {     //变量说明tab:当前数组，p:当前节点，n:数组大小，i:要插入的数据在数组中的位置     Node[] tab; Node p; int n, i;     //数组为空或者数组大小为0 初始化数组（resize()扩容函数，也包括初始化数组，后面扩容会分析）     if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)         n = (tab = resize()).length;     //如果对应数组中的位置为null,将当前数据构造成Node放入该节点     if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)         tab[i] = newNode(hash, key, value, null);     else {         Node e; K k;         //当hash值相同、该节点的key与要插入的key相等（==为true或者equals为true）,则替换该value         if (p.hash == hash &&             ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))             e = p;         //如果是树结构，插入树节点         else if (p instanceof TreeNode)             e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);         else {             //遍历链表节点             for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                 //如果没有遍历到与该key相同的数据，则在链表最后添加该数据节点                 if ((e = p.next) == null) {                     p.next = newNode(hash, key, value, null);                     //如果该链表长度大于等于8，则将链表转换为树                     if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st                         treeifyBin(tab, hash);                     break;                 }                 //如果key相同，则跳出循环                 if (e.hash == hash &&                     ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                     break;                 p = e;             }         }         //如果存在key对应的数据，替换数据，返回之前的数据         if (e != null) { // existing mapping for key             V oldValue = e.value;             if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)                 e.value = value;             //LinkedHashMap使用，HashMap中方法体为空             afterNodeAccess(e);             return oldValue;         }     }     ++modCount;     //如果数组中的值大于阈值，则扩容     if (++size > threshold)         resize();     afterNodeInsertion(evict);     return null; } 复制代码
　　put方法总结：判断HashMap中的数组是否为空或者大小为0，如果是则初始化数组。如果该hash值对应的数组中的位置为空，则将该数据组成的节点直接插入到该位置中。如果数组对应位置数据不为空，判断该位置节点的key与要插入的key是否相等，如果是设置e（局部变量）等于该节点。如果Node结构为树结构，则遍历树结构找到key对应的节点，设置为e。如果Node结构为链表，遍历链表，如果链表中没有找到对应的key,将数据构造成Node节点插入链表最后，如果链表长度大于等于8，则将结构转为树。如果在链表中找到对应的key,则将该节点设置为e.如果e（上面遍历找到的节点）不为null,则设置新的value，返回旧的value.如果e为null，说明是新增，HashMap大小加一，判断是否大于阈值，如果大于，则扩容。4、扩容
　　先看源码：/**  * 初始化或者扩容  *  * @return the table  */ final Node[] resize() {     //旧的数组     Node[] oldTab = table;     //旧的数组大小     int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;     //旧的阈值     int oldThr = threshold;     //新的数组大小和阈值     int newCap, newThr = 0;     //如果旧的数组大小大于0（只要初始化过就都会大于0）     if (oldCap > 0) {         //旧的数组大小已经达到最大，那么设置阈值为最大值         if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {             threshold = Integer.MAX_VALUE;             return oldTab;         }         //如果旧的数组扩大两倍小鱼最大值并且旧的数组大于等于初始化值，那么设置新的阈值为旧的阈值的两倍         else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&                  oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)             newThr = oldThr << 1; // double threshold     }     //如果数组大小为0，阈值大小大于0，则设置新的初始化大小为阈值，否则全部使用默认值     else if (oldThr > 0) // 初始容量设置为阈值         newCap = oldThr;     else {               // zero initial threshold signifies using defaults         newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;         newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);     }     //如果新的阈值等于0，那么设置新的阈值为新的数组大小*加载因子     if (newThr == 0) {         float ft = (float)newCap * loadFactor;         newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?                   (int)ft : Integer.MAX_VALUE);     }     //阈值等于新的阈值     threshold = newThr;     //新的数组     @SuppressWarnings({＂rawtypes＂,＂unchecked＂})         Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];     table = newTab;     //旧的数组不为null，说明不是初始化，需要扩容     if (oldTab != null) {         //遍历旧得数组         for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {             Node e;             //如果该位置的节点不为null,那么遍历链表或者树放入新的数组中             if ((e = oldTab[j]) != null) {                 oldTab[j] = null;                 //如果只有一个节点，直接放入新数组中对应的位置                 if (e.next == null)                     newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;                 //如果是树结构，拆分树                 else if (e instanceof TreeNode)                     ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);                 //链表结构，拆分链表                 else { // 保持之前的顺序                     //低位头、尾节点                     Node loHead = null, loTail = null;                     //高位头、尾节点                     Node hiHead = null, hiTail = null;                     Node next;                     do {                         next = e.next;                         //如果hash值&旧的数组大小为0，说明放到新数组后还是之前的位置，否则为（当前位置+旧数组大小）的位置                         //遍历第一个节点时，头、尾都设置为该节点，之后的节点添加到该节点之后，并设置尾节点为后添加的节点                         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);                     //设置新数组的节点                     if (loTail != null) {                         loTail.next = null;                         newTab[j] = loHead;                     }                     if (hiTail != null) {                         hiTail.next = null;                         newTab[j + oldCap] = hiHead;                     }                 }             }         }     }     return newTab; } 复制代码
　　扩容方法总结：数组是否已经达到最大值，如果已经最大，设置阈值也为最大值，否则数组大小和阈值都改为之前的两倍。数组是否已经初始化，如果没有则初始化数组和阈值。旧数组不为null，遍历旧数组，将对应位置的链表/树分为成两个链表/数组，一个在原先的位置上，一个在原先的位置+原先数组大小的位置上，将两个链表/树放入新数组的对应位置。