java.util.HashMap

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

本質(zhì)是一個Entry[]數(shù)組（哈希桶數(shù)組），用Key的哈希值對桶數(shù)組size取?？傻玫綌?shù)組下標(biāo)。若數(shù)組下標(biāo)碰撞，進(jìn)化為鏈表或紅黑樹。

一.基本概念

基于Map接口實(shí)現(xiàn)、允許null鍵/值、非同步、不保證有序(插入的順序)、也不保證序不隨時間變化

• 每個結(jié)構(gòu)體包括：hash、key、next、value
• 容量Capacity：buckets的數(shù)目（hashmap能裝載的最大個數(shù)）
• 負(fù)載因子Load factor：就是buckets填滿程度的最大比例
• 當(dāng)bucket填充的數(shù)目（即hashmap當(dāng)前元素個數(shù)）大于capacity*load factor時就需要調(diào)整buckets的數(shù)目為當(dāng)前的2倍

1.1 結(jié)構(gòu)體

    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;
        ...
    }

1.2 容量

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

二.put函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

• 對key的hashCode()做hash，然后再計(jì)算index;
• 如果沒碰撞直接放到bucket里；碰撞則分3種情況
• 如果節(jié)點(diǎn)已經(jīng)存在就替換old value(保證key的唯一性)
• 如果碰撞了，以鏈表的形式存在buckets后；
• 如果碰撞導(dǎo)致鏈表過長(大于等于TREEIFY_THRESHOLD)，就把鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹；
• 放入節(jié)點(diǎn)后，判斷若bucket滿了(超過load factor*current capacity)，就要resize
• 訪問或插入節(jié)點(diǎn)后的afterNodeAccess/afterNodeInsertion給LinkedHashMap繼承用的

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

//1.無碰撞直接放入
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//2.碰撞有3種情況
//2.1 key值存在，替換value
if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    e = p;
//2.2 計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)為樹，則控制樹
else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//2.3 計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)為鏈表，則控制鏈表
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
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }

三.get函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

• bucket里的第一個節(jié)點(diǎn)，直接命中；
• 如果有沖突，則通過key.equals(k)去查找對應(yīng)的entry
• 若為樹，則在樹中通過key.equals(k)查找，O(logn)；
• 若為鏈表，則在鏈表中通過key.equals(k)查找，O(n)

四.hash函數(shù)實(shí)現(xiàn)

• 高16bit不變，低16bit和高16bit做了一個異或
• 從速度、功效、質(zhì)量考慮，在bucket的n比較小的時候，也能保證高低bit都參與到hash的計(jì)算中，同時不會有太大的開銷

static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

因?yàn)閠able長度n為2的冪，故計(jì)算下標(biāo)的時候使用&位操作，而非%求余：

first = tab[(n - 1) & hash]

五.resize函數(shù)實(shí)現(xiàn)

• resize，即把bucket擴(kuò)充為2倍，然后把節(jié)點(diǎn)再放到新的bucket中
• 把節(jié)點(diǎn)放到新bucket時，不需要重新計(jì)算hash，只需看原來的hash值新增的那個bit是1還是0，是0的話索引沒變，是1的話索引變成原索引+oldCap
• 既省去重新計(jì)算hash值的時間，同時由于新增的1bit是0還是1可以認(rèn)為是隨機(jī)的，因此resize的過程，均勻的把之前的沖突的節(jié)點(diǎn)分散到新的bucket了

六.線程安全

HashMap線程不安全，多線程場景解決方案：

• Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap)
• JDK1.5提供了ConcurrentHashMap
• Hashtable（已過時，不推薦）