JDK1 8原始碼 HashMap解讀

hashmap是我們最常用的集合型別之一了。也由於其高效、使用方便，我們有必要對其內部進行梳理一番。

jdk1.8原始碼中，關於map的類圖關係如下：

從map的類圖關係中，我們可以看出還是蠻豐富的。需要用到順序的，可以使用treemap，需要執行緒安全的可以使用hashtable和concurrenthashmap。其各自特點總結如下：類特點

hashmap儲存資料無序；非執行緒安全；key可為，但是其桶索引為0；效率為o(1)

hashtable遠古時代就具有的，儲存資料無序；執行緒安全，但是是使用笨重的synchronized；key不可為

concurrenthashmap新貴，儲存資料無序；執行緒安全，採用cas；key不可為

treemap儲存資料有序；非執行緒安全

linkedhashmap儲存資料有序；非執行緒安全

讓我們先從hashmap開始。

jdk1.7中，hashmap由陣列和鍊錶構成，當鍊表資料特別多的時候，很明顯的其效率受到影響。於是，在jdk1.8中的hashmap當鍊表資料過長時，轉為紅黑樹的資料結構。

我們選取常用的幾個方法（例項化、put）來看下原始碼。

//map預設初始化的容量
static final int default_initial_capacity = 1 << 4; // aka 16
//map的最大容量
static final int maximum_capacity = 1 << 30;
//預設負載因子
static final float default_load_factor = 0.75f;
//鍊錶轉為紅黑樹的閾值
static final int treeify_threshold = 8;
//紅黑樹轉為鍊錶的閾值
static final int untreeify_threshold = 6;
//鍊錶轉為紅黑樹表的閾值
static final int min_treeify_capacity = 64;
//桶陣列
transient node table;
//對map的entryset結果快取
transient set> entryset;
//key-value對的數量
transient int size;
//增加或者刪除map元素、rehash的次數
transient int modcount;
//hashmap需要resize的閾值
int threshold;
//負載因子
final float loadfactor;

選取個複雜點的構造方法：

//initialcapacity表示hashmap的容量，loadfactor表示負載因子
public hashmap(int initialcapacity, float loadfactor) 
//tablesizefor的方法如下
//目前演算法我看的不太明白
static final int tablesizefor(int cap)

大家通過源**可以看到，初始化時，可以說幾乎沒發生沒什麼事情。只賦值了loadfactor和確保map的容量為2的冪次方。

這裡就有個問題？為什麼需要確保map的容量為2的冪次方？其實這是個非常規的設計，常規的設計是把桶的大小設計為素數（參考：在講完put方法後我們來闡述。

其實，這裡可以看作是map的延遲初始化。在首次put元素時，會初始化屬性table。在這裡順便提下table的型別node。在為鍊錶時，其資料結構為：

//鍊錶節點
static class nodeimplements map.entry

當轉為紅黑樹時，其結構為：

//樹節點
static final class treenodeextends linkedhashmap.entry

final v putval(int hash, k key, v value, boolean onlyifabsent,
boolean evict) 
下乙個節點不為空，判斷key是否相同，相同則覆蓋舊值
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;}}
v oldvalue = e.value;
if (!onlyifabsent || oldvalue == null)
e.value = value;
//為linkedhashmap預備
afternodeaccess(e);
return oldvalue;}}
//新增修改次數
++modcount;
//超過閾值則分配空間，重新rehash運算
if (++size > threshold)
resize();
//為linkedhashmap預備
afternodeinsertion(evict);
return null;
}

我們可以畫個流程圖：

其他的方法，譬如get、remove等，主要的都是先要確定key對應的索引。即hash & (n - 1)。其中hash為key對應的hash值，n為capacity，即map的容量。

我們先來看下hash的計算：

static final int hash(object key)

為什麼hashcode需要與其高16為抑或？簡單點說就是讓高位和低位都參與運算，使key的分布盡量更均勻些。參見

有了hash值之後，我們可以計算索引的位置了。一般都是取模運算，但是大家都知道計算機是二進位制的，位運算會比取余快多了。所以這裡的hash & (n - 1)可以看做是用空間來換取時間。因為當n為2的冪次方時，n-1的二進位制恰恰全是1，其與hashcode的二進位制與值正好是取模的結果。這裡就回答了上面為什麼需要確保map的容量為2的冪次方的問題。

hashmap的原始碼目前就分析到這裡。流程其實說起來不是很難，難的關鍵就是為什麼設計者會是這樣的設計？這恰恰是我們需要多思考的。本篇在關於這一點上還是遠遠不足的，大家可以多搜尋幾篇來看看，多思考思考。

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HashMap原始碼分析 JDK1 8

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