原始碼分析 HashMap原始碼再讀 基於Java8

2021-09-10 09:16:07 字數 3700 閱讀 9829

最近工作不是太忙,準備再讀讀一些原始碼,想來想去,還是先從jdk的原始碼讀起吧,畢竟很久不去讀了,很多東西都生疏了。當然,還是先從炙手可熱的hashmap,每次讀都會有一些收穫。當然,jdk8對hashmap有一次優化

我們首先看到的,應該是它的一些基本引數,這對於我們了解hashmap有一定的作用。他們分別是:

引數說明

capacity

容量,預設為16,最大為2^30

loadfactor

載入因子,預設0.75

threshold

resize的閾值,capacity * loadfactor,元素數量達到這個值後就必須擴容

treeify_threshold

紅黑樹的閾值,陣列中的某個節點下掛的節點數大於這個值之後,節點的資料結構就會從鍊錶變為紅黑樹

我們知道,hashmap底層是通過陣列+鍊錶來實現的。具體的圖網上有很多,我們主要看看幾個重要的方法。

他的構造方法,最本質的構造方法是:

public

hashmap

(int initialcapacity,

float loadfactor)

前面幾行就是做一些基本的檢查,我們看到,hashmap的最大容量是maximum_capacity,也就是2^30,我們日常使用時可能達不到這樣的容量,但是如果真的需要在map儲存這麼多的資料,還是建議存在其他的地方吧。當然,最後一行中時為了計算下一次resize的容量閾值,也就是計算出下一次resize的threshold。

這個方法較簡單,直接返回的是乙個size的值,這個引數的含義就是當前map中儲存的kv對的數量,而不是整個map的容量。

public

intsize()

這個方法是hashmap中比較重要的乙個方法,我們仔細分析一下。

首先,方法的入口是這個,也就是我們經常使用的就是這個方法:

public v put

(k key, v value)

我們主要看的,就是put的整個過程。

首先就是對我們傳入的key,進行hash計算。

static

final

inthash

(object key)

從這個方法,我們可以看到,hashmap的key是可以為null的,如果是null的話,那麼我們的hash方法返回的hash值是0。

如果key不是null,那麼呼叫的是hashmap本身的hashcode方法,也就是我們的bean中自定義的hashcode()。不要以為這樣就結束了。我們一般來說,乙個key的hash值的範圍也就是int的範圍(從-2147483648到2147483648),但是hashmap的容量是有限的,必須把hash值能夠分散到hashmap的陣列中去。hashmap為了key在陣列中更加分散,還會進行一次計算,也就是我們看到的第二行的方法。具體這塊是如何分配均勻的,可以參考這篇文章。

這個方法就是將kv放到對應的桶中。這個方法的過程,比較清晰。

final v putval

(int hash, k key, v value,

boolean onlyifabsent,

boolean evict)

if(e.hash == hash &&

((k = e.key)

== key ||

(key != null && key.

equals

(k))))

break

; p = e;}}

//如果當前陣列中存在相同的kv,那麼根據是否替換來判斷,如果不替換,那麼就不替換

if(e != null)

}++modcount;if(

++size > threshold)

//如果空間需要進行擴容,那麼進行resize操作

resize()

;afternodeinsertion

(evict)

;return null;

}

至此,putval的方法過程基本上清楚了,但是裡面有個非常重要的方法,就是resize,我們下面就進入resize方法,看看到底是如何擴容的。

這個過程是hashmap擴容的過程,也是需要重點理解的一塊。

我們首先看下第一部分。

node

oldtab = table;

int oldcap =

(oldtab == null)?0

: oldtab.length;

int oldthr = threshold;

int newcap, newthr =0;

if(oldcap >0)

//如果oldcap*2小於最大容量,並且oldcap>=16,擴容為2倍,擴容閾值也*2

elseif(

(newcap = oldcap <<1)

< maximum_capacity &&

oldcap >= default_initial_capacity)

newthr = oldthr <<1;

}else

if(oldthr >0)

// initial capacity was placed in threshold

newcap = oldthr;

else

if(newthr ==0)

threshold = newthr;

這個過程,主要是確定新的容量和擴容閾值。

if

(oldtab != null)

else

}while

((e = next)

!= null);if

(lotail != null)

if(hitail != null)}}

}}

我們需要知道,座標點的計算方法是e.hash & (cap-1)

沒有進行擴容時,假設原來的cap=16,也就是預設值,擴容後容量為32。對於hash值為5(二進位制為0000 0101)和21(二進位制為0001 0101)的元素來講,計算座標,也就是和15(二進位制為0000 1111)計算後的座標點都是5,會落到同乙個鍊錶中。

但是擴容後,需要求與的變成了31(二進位制為0001 1111),算出來的座標點分別為5和21,第二個座標點增加了oldcap的長度。

此時再看e.hash & oldcap的計算結果,也就是將5和21和16(二進位制為0001 0000)求與,得到的結果分別是0和16(!=0)。可以看到,當e.hash & oldcap得到0時,座標不需要進行變動,也就是不需要在陣列中的位置不需要移動。如果結果不為0,需要在原來座標的位置,增加oldcap。

這裡的lo和hi也就是兩個鍊錶,表示的是低位和高位的兩條鍊錶。

我們都知道,hashmap不是執行緒安全的。這塊主要體現在兩塊:

這兩塊都沒有加鎖,所以可能會導致多執行緒執行時,出現資料被覆蓋的問題。

這個問題主要出現在resize的過程中,多執行緒都探測到需要resize時,將鍊錶元素rehash過程中,可能會導致死迴圈。這個問題參考這篇文章。

至此,原始碼分析基本結束,我們還可以思考,為什麼cap必須是2的冪次,我們應該如何正確的初始化hashmap等。

HashMap原始碼分析

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