一、写在前面
很多人说自己看过源码。可是你有认真思考过吗？
本程序汪将带你进入神秘的源码世界，一探究竟。
二、HashMap结构
哈希表是一种经典的数据结构，它的实现是基于哈希值的桶(bin)和链表。
优点：O(1)的平均查找、删除、插入的时间（注意是平均）
缺点：哈希碰撞
举个例子：
大家上学时都用过新华字典吧？
假设我们想查个汉字"方"。
（1）找到F的目录
（2）在F目录下找到“方”
（3）翻到“方”的那一页去
这个场景就有点像Hash表的结构原理了，你把目录A-Z想象成很多个桶,把F目录想象成其中的一个桶，F目录下很多汉字想象成链表。这样查一个东西是不是很方便？
为了方便大家想象，我画了一个图。
这个桶通常就是由数组实现的，因为数组无论有多少个，查找时间总是O(1)。
说一下哈希表的软肋吧。
就像刚才讲的那样，如果桶下有很多元素就容易造成Hash碰撞。比如F目录下有很多相同首字母的汉字，这样你再加个新汉字也是F首字母“放”，“房”，“防”等等，脑补下。
那我们字典是怎么做的，按一定排序顺序排下来了，这样形成了一个“链表”结构。查起来就方便拉。
链表这样有前后节点的数据结构，当有相同hash值的数据插入时，就在某个桶下挂个链表，这样就解决哈希碰撞的问题。你来一个相同的hash值数据，我就往链表下面挂一个。
当然了，我上面所讲的是经典的哈希表实现方式，HashMap的实现，优化了经典的hash表数据结构。
三、HashMap的常见面试问题
拷问灵魂深处的几个问题
- HashMap的数据结构是怎样的？为什么这样设计？
- HaspMap的数组大小为什么一定要是2的幂？
- HashMap默认容量多少？为什么设置成这个？
- HashMap的加载因子是怎么回事？
- HashMap如何扩容？
- HashMap是线程安全的吗？为什么？
- …
这要是面试，你是不是已经懵逼了？
平时就TM会用，put、get、遍历。大家都是粗来混的嘛，给点面子好不好？
我摊牌了，不装了。面对上面几个问题，你别慌。打开IDEA，导入java源码，我们一步步来看。我们干入主题！！！
四、手撕HashMap源码
通常讲到HashMap都要涉及jdk1.7 和 jdk1.8，所以接下来，我将从1.7和1.8讲解。我现在就站在读者的角度，我是个菜鸟，不过我是个有技巧的小菜逼。
1、JDK 1.7 HashMap
看源码有技巧的，以我个人经验呢。我一般会先看全局变量，在看构造器，最后看方法。我们就按照这个步骤来。
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
我们第一眼，就是看到这个全局变量。注解上说是默认初始化容量，特意说明一定要是2的幂。然后，发现这个值是1左移4位，即为16。
AKA，是一个网络流行词，是“Also Known As”的缩写，意思是又名、亦称、也被称为。我心想，TM，这开发者还是个弄潮儿。
(1) 这里为什么不直接写16？
答：计算机属于二进制世界产物，计算机位运算跟我们人类十进制世界加减乘除一样简单。你直接写个16反而它要算一次存下来。
(2) 为什么一定是2的幂？
答：这是面试经常问到的，要解开这个问题，需要涉及到下面几个问题。稍后为你揭晓。
读者到这里，发现一行代码这么多学问？还有，为什么你能看到和想到这么多细节。这就是平时的思维方式，多想一个为什么，你将获得不少收获。
/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
最大容量2^30，设计师对HashMap做了限制，最大不能超过这么多，估计也没有一个HashMap能存这么多东西了吧。
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
默认加载因子0.75f,注解上说在构造器中未指定时使用的负载系数。
我们去看一眼默认构造器。
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
确实是，默认构造器调用了一个有参构造器，第一个参数是默认初始化容量，第二个是默认加载因子。
那不就是我们平时new HashMap()的时候，其实是调用new HashMap(16,0.75f);
好的，我们的问题又来了。
问题:为什么加载因子是0.75f ，而不是0.8f,0.5f呢？是不是随便给的？
答：小伙子你要相信科学，听我娓娓道来。
先看下HashMap这个类上面的注释。
*<p>As a general rule, the default load factor (.75) offers a good tradeoff
* between time and space costs. Higher values decrease the space overhead
* but increase the lookup cost (reflected in most of the operations of the
* <tt>HashMap</tt> class, including <tt>get</tt> and <tt>put</tt>). The
* expected number of entries in the map and its load factor should be taken
* into account when setting its initial capacity, so as to minimize the
* number of rehash operations. If the initial capacity is greater
* than the maximum number of entries divided by the load factor, no
* rehash operations will ever occur.
通常，默认负载因子（.75）提供了很好在时间和空间成本之间的权衡。较高的值可减少空间开销，但增加了查找成本。设置初始容量时应考虑到这一点，以最大程度地减少重新哈希操作的次数。如果初始容量比桶(entry节点)的数量除以负载系数的值还大，重新哈希操作还会发生。
也就是说值太小，浪费空间，值太多浪费时间开销。权衡后，设置为0.75f最好。
我们继续看全局变量。
/**
* An empty table instance to share when the table is not inflated.
*/
static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
/**
* The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
*/
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
看到这里，你就想，之前讲哈希表是数组加链表实现的。
这里的Entry<K,V>[] table不就是他数组的结构嘛。这里就看到哈希表的影子了，不过这里的数组实现也有他自己实现的技巧。有兴趣的可以去看下，我就不多说了。
还有这里再一次提到了这个表一定要是2的幂。
不急，我们把其他几个变量看完先。
/**
* The number of key-value mappings contained in this map.
*/
transient int size; //这里的size就是hashMap的size
/**
* The next size value at which to resize (capacity * load factor).
* @serial
*/
// If table == EMPTY_TABLE then this is the initial capacity at which the
// table will be created when inflated.
int threshold; //这里设计师自己注解了，所以这个值就是默认容量*负载因子，并指出初始化的hashMap为空时值为12。最后还特意说了，扩容时表将重新创建。
/**
* The load factor for the hash table.
*
* @serial
*/
final float loadFactor;
/**
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).
*/
transient int modCount;//修改次数，遍历时修改map里面的元素，可能会抛出ConcurrentModificationException，与快速失败有关。
/**
* The default threshold of map capacity above which alternative hashing is
* used for String keys. Alternative hashing reduces the incidence of
* collisions due to weak hash code calculation for String keys.
* <p/>
* This value may be overridden by defining the system property
* {@code jdk.map.althashing.threshold}. A property value of {@code 1}
* forces alternative hashing to be used at all times whereas
* {@code -1} value ensures that alternative hashing is never used.
*/
static final int ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD_DEFAULT = Integer.MAX_VALUE; //哈希默认最大阈值，具体看注解，设计师还提出了怎样去修改这个值，你可以看下HashMap内部类Holder
看完了全局变量，接下来就是构造器了。上面有提到默认构造器实际上，调用传入两个默认参数进行初始化HashMap。那我们就直接看这个构造器吧。
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and load factor.
*
* @param initialCapacity the initial capacity
* @param loadFactor the load factor
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
* or the load factor is nonpositive
*/
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;
threshold = initialCapacity;
init();
}
上面这些相信你们一定能看懂，主要看init()方法，我跟进去，发现是个空方法，其实这个方法是给LinkedHashMap使用的，因为它继承了HashMap。
构造器没什么，但是你要想，既然这个双参构造器为public，那我传入一个不是2次幂的值会咋样。嘿嘿嘿，我就喜欢跟设计师反着干。
你能想到的，设计师也能想到。
构造器看完了，就去看方法，我们常用的方法就是PUT GET。
HashMap的PUT方法
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) {
//如果为空表，就初始化一个指定阈值的表，详见下面inflateTable解析
inflateTable(threshold);
}
//如果key为null的逻辑，所以说HashMap的key可以为空，详见下面的putForNullKey方法
if (key == null)
return putForNullKey(value);
//对key进行hashCode计算，这个方法很重要。详见hash方法解析
int hash = hash(key);
//indexFor又是一个很重要的方法，与2的幂相关。详见indexFor方法解析
int i = indexFor(hash, table.length);
//找到了桶的位置，就遍历桶里面的元素吧。
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
//没有的时候就put进去呗
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
这里有个问题，为啥put要去判断是不是为空呢？
当你new HashMap的时候，我们刚才看了构造器，他基本除了判断下参数就没干啥了。那说明什么啊？hashMap是在第一次put的时候初始化的！！！
为什么这样呢？
其实我想啊，这是开发者怕使用者new出来不去使用，hashMap的默认大小为16，new出来不用不就浪费资源了吗？那什么时候用？当然是put以后啦。
你内心OS：设计师鬼才啊！
inflateTable方法解析
/**
* Inflates the table.
*/
private void inflateTable(int toSize) {
// Find a power of 2 >= toSize
//这里又提到了2的幂，这个值最后作为了哈希表的容量，详见roundUpToPowerOf2
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);//阈值
table = new Entry[capacity];
initHashSeedAsNeeded(capacity);
}
roundUpToPowerOf2方法
/**
* 为了计算哈希表容量的算法
*/
private static int roundUpToPowerOf2(int number) {
// assert number >= 0 : "number must be non-negative";
return number >= MAXIMUM_CAPACITY
? MAXIMUM_CAPACITY
: (number > 1) ? Integer.highestOneBit((number - 1) << 1) : 1;
}
传到这里的number就是双参构造器设置的那个数值。
其实这里就是找了个最接近你传入的值的2的幂。并向上取值
比如你传入的是15，那么这里返回的就是16。你传入17，那返回就是32。
所以不管你传什么，它最后都会变成2的幂。
putForNullKey方法
/**
* Offloaded version of put for null keys
*/
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
//从数组下表为0开始查找,key为null的Entry
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
//如果没找到，就加到数组下表为0的位置，但是这个方法涉及了扩容，详见addEntry解析
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
这里又涉及到了一个知识点，看到return oldValue,你能无动于衷吗？说明put方法是返回旧值的value。知识点啊，拿本本记下来先。
hash方法解析
/**
* Retrieve object hash code and applies a supplemental hash function to the
* result hash, which defends against poor quality hash functions. This is
* critical because HashMap uses power-of-two length hash tables, that
* otherwise encounter collisions for hashCodes that do not differ
* in lower bits. Note: Null keys always map to hash 0, thus index 0.
*/
final int hash(Object k) {
int h = hashSeed;
if (0 != h && k instanceof String) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h ^= k.hashCode();
// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
这里做了很多异或、无符号左移运算，为的是让hash值分布变得更均匀一些。防止严重的hash碰撞，但即使是这样，还是会出现问题，jdk1.8中将这一串代码去掉了。
不过说实话，这么多运算有点恶心啊。
indexFor方法解析
/**
* Returns index for hash code h.
*/
static int indexFor(int h, int length) {
// assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
return h & (length-1);
}
这是方法是不是很简单，就一个与运算，可是藏着大大的奥秘啊。
h参数是hash值，hash值是一个int范围的数字，length是当前hash表的桶的数量。
假设我们当前桶有16个，length-1 = 15。15的二进制表达为：0000 1111。
HashCode我们假设有三个，为1111 11111 ； 0101 0101 ；0010 0011
读者试着自己进行与运算，最后得出结果：
1111
0101
0011
三个结果都不大于0001 0000，即16，这就是与运算在这里的巧妙之处。设计师利用表最大长度-1，将高位置为0，低位全都置为1，使得与运算结果不超过这个表的最大长度。
这里就解答了，为什么容量一定是2的幂，是为了方便对hash值落在数组位置的计算！！！这样在不进行扩容的场景下，每次hash值都能找到对应的桶的位置。
不得不说一下，秒啊！！！设计师是村里最靓的仔。
addEntry方法解析
/**
* Adds a new entry with the specified key, value and hash code to
* the specified bucket. It is the responsibility of this
* method to resize the table if appropriate.
*
* Subclass overrides this to alter the behavior of put method.
*/
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
//扩容到之前的2倍容量，详见resize方法
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
//采用头插法进行插入链表数据，详见createEntry方法分析
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
既然HashMap初始化容量为16，当put操作后，哈希表容量超过这个阈值，HashMap就会去进行扩容操作。这里可以看到，扩容后是之前容量的2倍。进一步验证了以容量必须以2的幂的问题。
resize方法解析：
/**
* Rehashes the contents of this map into a new array with a
* larger capacity. This method is called automatically when the
* number of keys in this map reaches its threshold.
*
* If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not
* resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.
* This has the effect of preventing future calls.
*
* @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two;
* must be greater than current capacity unless current
* capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value
* is irrelevant).
*/
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
//扩容后，之前的元素怎么放到新的哈希表中呢？详见transfer方法
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}
设计师在这里贴了个小tips，说扩容是自动进行的，你无感。
对所有的内容进行了rehash操作，就是重新算hash值，因为“搬家”后，你的东西放哪，是不是要告知计算机？
上面都是一些转换思想，没什么好说的，唯独transfer方法需要注意。
transfer方法（一切罪恶的根源）
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
//遍历旧哈希表
for (Entry<K,V> e : table) {
while(null != e) {//遍历链表
Entry<K,V> next = e.next;//保存下一次循环的Entry
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
//重新计算它在新表的位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
//如果i位置原来没有值，则直接插入；有值，采用链头插入法
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
//轮替，为下一次循环
e = next;
}
}
}
注释告知我们这是把之前所有的entry搬到新的HashMap里。其实不用看注解你也知道啊。但是rehash操作，会打乱之前链表顺序。在多线程情况下可能导致死锁发生。
(1)正常的ReHash的过程
画了个图做了个演示。
- 我假设了我们的hash算法就是简单的用key mod 一下表的大小（也就是数组的长度）。
- 最上面的是old hash 表，其中的Hash表的size=2, 所以key = 3, 7, 5，在mod
2以后都冲突在table[1]这里了。 - 接下来的三个步骤是Hash表 resize成4，然后所有的<key,value> 重新rehash的过程
(2)并发下的Rehash
a.假设我们有两个线程。我用红色和浅蓝色标注了一下。
我们再回头看一下我们的 transfer代码中的这个细节：
do {
Entry<K,V> next = e.next; // <--假设线程一执行到这里就被调度挂起了
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
} while (e != null);
而我们的线程二执行完成了。于是我们有下面的这个样子。
注意，因为Thread1的 e 指向了key(3)，而next指向了key(7)，其在线程二rehash后，指向了线程二重组后的链表。我们可以看到链表的顺序被反转后。
b.线程一被调度回来执行。
c.一切貌似顺利。
线程一接着工作。把key(7)摘下来，放到newTable[i]的第一个，然后把e和next往下移。先是执行 newTalbe[i] = e;
然后是e = next，导致了e指向了key(7)，
而下一次循环的next = e.next导致了next指向了key(3)
d.环形链接出现。
e.next = newTable[i] 导致 key(3).next 指向了 key(7)
注意：此时的key(7).next 已经指向了key(3)， 环形链表就这样出现了。
于是，当我们的线程一调用到，HashMap.get(11)时，悲剧就出现了——Infinite Loop。(死循环)
有人把这个问题报给了Sun，不过Sun不认为这个是一个问题。因为HashMap本来就不支持并发。要并发就用HashTable或ConcurrentHashmap
http://bugs.sun.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6423457
对于这个BUG，SUN死鸭子嘴硬不愿意改。
其实影响SUN公司升级HashMap的其实跟Tomcat的内部邮件有关系。
http://mail-archives.apache.org/mod_mbox/www-announce/201112.mbox/%3C4EFB9800.5010106@apache.org%3E
信中讲到HTTP GET使用HashMap存放请求的params，当参数数量过多时，若有人精心构造参数（DoS攻击），会在一个桶下挂一个很长的链表，会有很严重的hash冲突，导致服务器的性能很差。Tomcat官方提交了这个事故给Oracle公司，但是Oracle未能及时解决。于是Tomcat官方自己想出了临时解决方案(限制传入参数个数为10000个)
createEntry方法分析
/**
* Like addEntry except that this version is used when creating entries
* as part of Map construction or "pseudo-construction" (cloning,
* deserialization). This version needn't worry about resizing the table.
*
* Subclass overrides this to alter the behavior of HashMap(Map),
* clone, and readObject.
*/
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];//将index位置数据放到e里
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);//将e作为next节点，并将当前节点上移
size++;
}
这就是jdk1.7时，采用的头插法原理。
HashMap的GET方法
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
相比PUT ,GET 方法就更简单了。如果你认真看完了上面的内容，相信你可以自己分析。
2、JDK 1.8 HashMap
Java 8在 Java 7的基础上，解决了两个问题：
(1)出现死锁的问题（但依旧不是线程安全的）。
(2)链表导致性能问题。
jdk1.8将数组加链表的结构改进为数组加红黑树，还有将扩容时插入顺序的改进。
全局变量增加了
/**
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
* resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
* most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* The smallest table capacity for which bins may be treeified.
* (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
* Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
* between resizing and treeification thresholds.
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
TREEIFY_THRESHOLD指的是链表变成树形的阈值为8，
UNTREEIFY_THRESHOLD 指的是红黑树变成链表的阈值为7；
MIN_TREEIFY_CAPACITY 指的是最小树化容量。
这里就会引发别人思考这两个值怎么来的？
其实在注解里设计者有特意说明：
* Because TreeNodes are about twice the size of regular nodes, we * use them only when bins contain enough nodes to warrant use * (see TREEIFY_THRESHOLD). And when they become too small (due to * removal or resizing) they are converted back to plain bins. In * usages with well-distributed user hashCodes, tree bins are * rarely used. Ideally, under random hashCodes, the frequency of * nodes in bins follows a Poisson distribution * (http://en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution) with a * parameter of about 0.5 on average for the default resizing * threshold of 0.75, although with a large variance because of * resizing granularity. Ignoring variance, the expected * occurrences of list size k are (exp(-0.5) * pow(0.5, k) / * factorial(k)). The first values are: * * 0: 0.60653066 * 1: 0.30326533 * 2: 0.07581633 * 3: 0.01263606 * 4: 0.00157952 * 5: 0.00015795 * 6: 0.00001316 * 7: 0.00000094 * 8: 0.00000006 * more: less than 1 in ten million
开发者说，红黑树的节点类型别链表的节点类型的空间一般要大两倍。所以，只有当桶里有足够多元素时，才去做树化操作。
然后他罗列了，一些数据，这些数据是根据泊松分布理论来的。
当数值为8时，概率比百万分之一还要小。所以树化时，桶里面的元素要大于8，反之小于6就变回链表。
我草，这尼玛设计师，还是位科学家！！！
1.8 HashMap源码我们就不细看了，主要看关键方法的不同点，我先画下现在java 8中HashMap的数据结构
也就是说我们数组下，挂的可能是树也可能是链表。
putVal方法
/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
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)
// 哈希表为空，初始化
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//计算出的下标桶位置无节点，新增节点
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))))
//hash值存在情况
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
//节点类型为树节点
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//节点类型为链表情况
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
//如果桶数量大于等于树化阈值-1，也就是7，去树化桶
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方法
/**
* 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;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
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
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);
// 经过上面的while循环处理，就是相当于把节点hash进行与计算分为2种情况:0 或 1
// 各自由一个链表负责，采用的尾插法
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
resize方法提供两种作用，第一个就是初始化表数据。第二个就是扩容操作。
扩容转移数据到新表里的时候，设计者特意注释了，转移数据的时候，保持了原表中数据的顺序，这样就不会形成环状链表，所以避免了死锁。但是要注意，它仍旧是线程不安全的容器。因为在并发时，容器里面的值可能被修改，你拿到的值可能和别人拿到的不一样。
这里注意事项：resize其实很费时，当你知道你的Map将会存放很多元素时，建议你初始化HashMap的大小。
也就是拿空间换时间这么一个概念。
空间和时间只能做一个权衡考量，不能面面俱到。
JDK 1.8 中 HashMap 的扩容操作就显得更加的骚气了，由于扩容数组的长度是 2 倍关系，所以对于假设初始 tableSize = 4 要扩容到 8 来说就是 0100 到 1000 的变化（左移一位就是 2 倍），在扩容中只用判断原来的 hash 值与左移动的一位（newtable 的值）按位与操作是 0 或 1 就行，0 的话索引就不变，1 的话索引变成原索引加上扩容前数组，由此保证了数据迁移的有序性，所以其实现如下流程图所示：
五、写在最后
各位老爷，都看到这了，创作不易，留个赞吧。
对于这篇文章，主要目的是推动大家多看源码。如果你自己不去读，一味看别人的心得，收益不能最大化！
我们看源码，要耐住性子，一点点去看。如果源码太多，就去找关键突破口，这样效率快还节省时间。
最重要一点，要去多想一个为什么？
一旦你养成这个习惯，你的职业生涯将受益无穷。
下一篇博客，我将分析ConcurentHashMap源码和HashTable源码，欢迎大家持续关注。有疑问和建议请留言哈~~
转载：https://blog.csdn.net/qwer0794/article/details/105450935