HashMap在java中使用的頻率很高，同時也是面試時的必問的問題。今天咱們就來學(xué)習(xí)下jHashMap的源碼，版本為jdk1.8。學(xué)習(xí)之前，先一起了解下HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便于理解后面所講的內(nèi)容。

HashMap的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

由圖可見，HashMap主要是由 數(shù)組+鏈表+紅黑樹 構(gòu)成的。最外層是一個數(shù)組，數(shù)組中的每一個元素稱作桶（segment），每個桶中存在著鏈表或紅黑樹，其中鏈表或紅黑樹中的每一個元素又稱作bin。

簡單的描述下put的步驟。往map中put鍵值對時，首先計算鍵值對中key的hash值，以此確定插入數(shù)組中的位置（也就是下標(biāo)值），但是可能存在同一hash值的元素已經(jīng)被放在數(shù)組同一位置了，這種現(xiàn)象稱為碰撞，這時按照尾插法(jdk1.7及以前為頭插法)的方式添加key-value到同一hash值的元素的后面，鏈表就這樣形成了。當(dāng)鏈表長度超過8時，鏈表自動轉(zhuǎn)換為紅黑樹。

靜態(tài)全區(qū)變量

/*** 默認(rèn)初始化容量，值為16* 必須是2的n次冪.*/ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16/*** 最大容量, 容量不能超出這個值。如果一個更大的初始化容量在構(gòu)造函數(shù)中被指定，將被MAXIMUM_CAPACITY替換.* 必須是2的倍數(shù)。最大容量為1<<30，即2的30次方。*/ static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;/*** 默認(rèn)的加載因子。*/ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;/*** 將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹的臨界值。* 當(dāng)添加一個元素被添加到有至少TREEIFY_THRESHOLD個節(jié)點的桶中，桶中鏈表將被轉(zhuǎn)化為樹形結(jié)構(gòu)。* 臨界值最小為8*/ static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;/*** 恢復(fù)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的桶大小臨界值* 小于TREEIFY_THRESHOLD，臨界值最大為6*/ static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;/*** 桶可能被轉(zhuǎn)化為樹形結(jié)構(gòu)的最小容量。當(dāng)哈希表的大小超過這個閾值，才會把鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成樹型結(jié)構(gòu)，否則僅采取擴容來嘗試減少沖突。* 應(yīng)該至少4*TREEIFY_THRESHOLD來避免擴容和樹形結(jié)構(gòu)化之間的沖突。*/ static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

一起走遍HashMap的流程（舉個栗子）

初始化HashMap

public static void main(String[] args) {HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>(2);hashMap.put("java", "爪哇");String java= hashMap.get("java");System.out.println(java);}

由于我們預(yù)計會放入一個元素，出于性能考慮，我們將容量設(shè)置為 2，既保證了性能，也節(jié)約了空間

/*** 初始化時進(jìn)入的第一個方法*/public HashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}/*** 初始化時進(jìn)入的第二個方法，傳入?yún)?shù)有（容量值，加載因子）* 流程解析：如果初始容量小于零，則拋出異常；如果初始容量大于最大容量，將最大容量值賦值給初始容量；如果加載因子小于零也會拋出異常* 接著對負(fù)載因子進(jìn)行賦值，最后通過特定方法計算閥值（無論放入任何一個int 數(shù)字，都能找到離他最近的 2 的冪次方數(shù)字（并且比他大）并賦值*/public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +initialCapacity);if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +loadFactor);this.loadFactor = loadFactor;this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);}

上面是 HashMap 的兩個構(gòu)造方法，其中，我們設(shè)置了初始容量為 2， 而默認(rèn)的加載因子我們之前說過：0.75，當(dāng)然也可以自己設(shè)置，但 0.75 是最均衡的設(shè)置，沒有特殊要求不要修改該值，加載因子過小，理論上能減少 hash 沖突，加載因子過大可以節(jié)約空間，減少 HashMap 中最耗性能的操作：reHash。

2.往HashMap中put鍵值對

/*** put時進(jìn)入的第一個方法*/ public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}/*** put時進(jìn)入的第二個方法（計算key的hash值）* 流程解析：當(dāng)key為null時，就返回零；不為null，則進(jìn)入下一步計算，首先算出key的hashcode，當(dāng)前key為“java”，則h=3254818，然后h* 異或h無符號右移16位的值,返回值為3254803*/ static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}/*** put時進(jìn)入的第三個方法*/ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// 當(dāng)前對象的數(shù)組是null 或者數(shù)組長度時0時，則需要初始化數(shù)組if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)// 得到數(shù)組的長度 16n = (tab = resize()).length;// 如果通過hash值計算出的下標(biāo)的地方?jīng)]有元素，則根據(jù)給定的key 和 value 創(chuàng)建一個元素if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else { // 如果hash沖突了Node<K,V> e; K k;// 如果給定的hash和沖突下標(biāo)中的 hash 值相等并且 （已有的key和給定的key相等（地址相同，或者equals相同）），說明該key和已有的key相同if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 那么就將已存在的值賦給上面定義的e變量e = p;// 如果以存在的值是個樹類型的，則將給定的鍵值對和該值關(guān)聯(lián)。else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);// 如果key不相同，只是hash沖突，并且不是樹，則是鏈表else { // 循環(huán)，直到鏈表中的某個節(jié)點為null，或者某個節(jié)點hash值和給定的hash值一致且key也相同，則停止循環(huán)。for (int binCount = 0; ; ++binCount) {// 如果next屬性是空if ((e = p.next) == null) {// 那么創(chuàng)建新的節(jié)點賦值給已有的next 屬性p.next = newNode(hash, key, value, null);// 如果樹的閥值大于等于7，也就是，鏈表長度達(dá)到了8（從0開始）。if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st// 如果鏈表長度達(dá)到了8，且數(shù)組長度小于64，那么就重新散列，如果大于64，則創(chuàng)建紅黑樹treeifyBin(tab, hash);// 結(jié)束循環(huán)break;}// 如果hash值和next的hash值相同且（key也相同）if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 結(jié)束循環(huán)break;// 如果給定的hash值不同或者key不同。// 將next 值賦給 p，為下次循環(huán)做鋪墊p = e;}}// 通過上面的邏輯，如果e不是null，表示：該元素存在了(也就是他們呢key相等)if (e != null) { // existing mapping for key// 取出該元素的值V oldValue = e.value;// 如果 onlyIfAbsent 是 true，就不要改變已有的值，這里我們是false。// 如果是false，或者 value 是nullif (!onlyIfAbsent || oldValue == null)// 將新的值替換老的值e.value = value;// 訪問后回調(diào)afterNodeAccess(e);// 返回之前的舊值return oldValue;}}// 如果e== null，需要增加 modeCount 變量，為迭代器服務(wù)。++modCount;// 如果數(shù)組長度大于了閥值if (++size > threshold)// 重新散列resize();// 插入后回調(diào)afterNodeInsertion(evict);// 返回nullreturn null;}

該方法為 HashMap 的核心方法，以下是該方法的步驟。

①判斷數(shù)組是否為空，如果是空，則創(chuàng)建默認(rèn)長度位 16 的數(shù)組。

②通過與運算計算對應(yīng) hash 值的下標(biāo)，如果對應(yīng)下標(biāo)的位置沒有元素，則直接創(chuàng)建一個。

③如果有元素，說明 hash 沖突了，則再次進(jìn)行 3 種判斷。

1.判斷兩個沖突的key是否相等，equals 方法的價值在這里體現(xiàn)了。如果相等，則將已經(jīng)存在的值賦給變量e。最后更新e的

value，也就是替換操作。

2.如果key不相等，則判斷是否是紅黑樹類型，如果是紅黑樹，則交給紅黑樹追加此元素。

3.如果key既不相等，也不是紅黑樹，則是鏈表，那么就遍歷鏈表中的每一個key和給定的key是否相等。如果，鏈表的長度

大于等于8了，則將鏈表改為紅黑樹，這是Java8 的一個新的優(yōu)化。

④最后，如果這三個判斷返回的 e 不為null，則說明key重復(fù)，則更新key對應(yīng)的value的值。

⑤對維護(hù)著迭代器的modCount 變量加一。

⑥最后判斷，如果當(dāng)前數(shù)組的長度已經(jīng)大于閾值了。則重新hash。

鏈表列下第二個菱形的條件中，加一個轉(zhuǎn)為為紅黑樹時還要判斷table.length 是否小于 MIN_TREEIFY_CAPACITY=64的條件

3.根據(jù)鍵get值

/*** get時進(jìn)入的第一個方法* 返回指定的key映射的value，如果value為null，則返回null。*/ public V get(Object key) {Node<K,V> e;//如果通過key獲取到的node為null，則返回null，否則返回node的value。getNode方法的實現(xiàn)就在下面。return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; }

get(E e)可以分為三個步驟：

通過hash(Object key)方法計算key的哈希值hash。

通過getNode( int hash, Object key)方法獲取node。

如果node為null，返回null，否則返回node.value。

/***g et時進(jìn)入的第二個方法* 根據(jù)key的哈希值和key獲取對應(yīng)的節(jié)點* * @param hash 指定參數(shù)key的哈希值* @param key 指定參數(shù)key* @return 返回node，如果沒有則返回null*/ final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;//如果哈希表不為空，而且key對應(yīng)的桶上不為空if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {//如果桶中的第一個節(jié)點就和指定參數(shù)hash和key匹配上了if (first.hash == hash && // always check first node((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//返回桶中的第一個節(jié)點return first;//如果桶中的第一個節(jié)點沒有匹配上，而且有后續(xù)節(jié)點if ((e = first.next) != null) {//如果當(dāng)前的桶采用紅黑樹，則調(diào)用紅黑樹的get方法去獲取節(jié)點if (first instanceof TreeNode)return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);//如果當(dāng)前的桶不采用紅黑樹，即桶中節(jié)點結(jié)構(gòu)為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)do {//遍歷鏈表，直到key匹配if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return e;} while ((e = e.next) != null);}}//如果哈希表為空，或者沒有找到節(jié)點，返回nullreturn null; }

getNode方法又可分為以下幾個步驟：

①如果哈希表為空，或key對應(yīng)的桶為空，返回null

②如果桶中的第一個節(jié)點就和指定參數(shù)hash和key匹配上了，返回這個節(jié)點。

③如果桶中的第一個節(jié)點沒有匹配上，而且有后續(xù)節(jié)點

1.如果當(dāng)前的桶采用紅黑樹，則調(diào)用紅黑樹的get方法去獲取節(jié)點

2.如果當(dāng)前的桶不采用紅黑樹，即桶中節(jié)點結(jié)構(gòu)為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，遍歷鏈表，直到key匹配

④找到節(jié)點返回null，否則返回null。

3.resize（） 擴容機制

聲明一個hashmap時不給它一個容量值時，hashmap會默認(rèn)的容量值為16。若聲明時給定的容量值非2的n次冪，則會自動轉(zhuǎn)為2的n次冪，比如初始值給的5，hashmap會自動轉(zhuǎn)換為8。

如果 put值的數(shù)量大于閾值時，hashmap就會執(zhí)行擴容，其中閾值為數(shù)組長度*加載因子。比如我們使用hashmap的默認(rèn)容量16時，這時閾值=0.75*16=12，接著我們再put第十三個數(shù)據(jù)時，hashmap就開始擴容，擴容之后的長度為原長度的2倍，也是32。擴容就是把原來的小水桶廢棄，直接用更大的水桶替換。

PS:部分圖文來源網(wǎng)絡(luò)（侵刪）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的hashmap为什么是2的倍数_HashMap源码解析（jdk1.8）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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