HashMap源码解读

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wx6520f9e12a06e 2023-10-07 14:30:30 ©著作权

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为什么会出现哈希冲突

哈希冲突是指不同内容的对象调佣hashCode方法获取的哈希值相同，常见的原因之一就是，哈希值是一个int值，当计算过程中数值超过了int的最大值就会发生数据溢出，导致不同内容的对象，可能产生相同的哈希值。另外，就HashMap而言，由于为了获取桶索引的而进行的取模运算，导致即使不同的哈希值也可能得到相同的桶索引，也算是一种哈希冲突。

为什么HashMap的数组长度为2的n次幂、为什么(n - 1) & hash总是能落在数组范围内

首先思考问题，如何经过使用int值hash经过计算得到一个数组范围内的数字，答案是取模运算即hash % n ，又经过公式转换当数组长度n为2的n次幂(两处的n并无关系)时 (n - 1) & hash 的结果与 hash % n 完全相等，但在计算机中取模运算% 的效率不如按位与 &，所以就用了(n - 1) & hash，且(n - 1) & hash的结果总是在数组范围内，并且这也解释了为什么HashMap的数组长度为2的n次幂。

hashCode和equals的关系

根据以上分析可以得出结论，哈希值相同的对象，equals不一定相同，但equals相同的对象则哈希值一定相同。

put方法源码解读

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

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)
        // 当map还没有初始化时，初始化数组table容量为16，设置负载因子loadFactor为0.75 设置阈值threshold为12（16 * 0.75）
        n = (tab = resize()).length;
    // 根据当前key的哈希值和table数组容量，计算出数组索引
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        // 若该索引位置未被占用，就说明当前key不重复(因为相同的key的哈希值一定相同，相同的哈希值计算出的索引一定相同)，则直接新增node节点加入到数组中
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        // 若该索引位置已被占用，则用当前节点比较哈希值和key，若都相同，则认为key重复
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            // key重复，则将当前索引位置节点p赋值给节点e
            e = p;
        // 若当前节点key不相同，判断是否为树节点
        else if (p instanceof TreeNode)
            // 若该节点为树节点，则调用putTreeVal方法，该方法查找是否存在当前key的节点，若存在则返回，若不存在则新增节点插入到树中
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            // 循环遍历链表节点，结束条件是：没找到重复key，新增节点、找到重复key，修改节点
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                // 将下一个节点赋值给e ，并判断是否null
                if ((e = p.next) == null) {
                    // 为null则说明这是最后一个节点，则说明链表内不存在重复key，则创建新的节点并插入链表
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 判断当前链表内节点数量是否大于等于8(因为从0开始遍历，所以需要+1)
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) 
                        // 若数量大于等于8，则将链表转为红黑树
                        treeifyBin(tab, hash);
                    // 新增数据成功，循环结束
                    break;
                }
                // 判断当前节点key与当前key是否相同
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    // 相同则结束循环，当前节点已经赋值给e，后续代码会更改新的value
                    break;
                // 若当前节点不是最后一个，key也不相同，则将当前节点赋值给p，以便继续循环能拿到下一个节点
                p = e;
            }
        }
        // 以上代码，在找到重复key时，会给当前节点赋值给e
        if (e != null) { 
            // 保存当前节点value为旧的value以便后续返回
            V oldValue = e.value;
            // 因为put方法调用putVal方法时onlyIfAbsent=false,所以一定能进来
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                // 更改当前节点value为新的value
                e.value = value;
            // 空方法
            afterNodeAccess(e);
            // 返回旧的value
            return oldValue;
        }
    }
    // 修改次数+1(根据观察，新增元素才会+1，修改不会)
    ++modCount;
    // map元素数量+1，并判断是否超过阈值
    if (++size > threshold)
        // 若map元素size超过了阈值threshold则扩容数组table为原来容量二倍，阈值变为原来二倍，并重新计算索引、分配数据
        resize();
    // 空方法
    afterNodeInsertion(evict);
    // 新增数据返回null
    return null;
}