最详细HashMap集合源码讲解（putVal()方法）
1. HashMap的结构
讲解代码前，先熟悉几个常量的意义
- DEFAULT_INITIAL_CAPACITY ：默认HashMap初始化桶（数组）大小，一般为1>>4即16
- loadFactor：负载因子，一般初始化为0.75
- threshold ：是指HashMap存储数据的数据个数大于thrashlod时要进行扩容，threshold=HashMap桶的大小*负载因子
- Node<K,V>[] table：table是HasHMap存储数据的桶（数组）
1.1 HashMap实现了Map<K,V>接口，而Entry<K,V>是Map接口中的一个接口，在HashMap的Node<K,V>静态内部类中实现了Entry接口
interface Entry<K,V> {
K getKey();
V getValue();
V setValue(V value);
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
1.2 Node类是HashMap中存储数据的节点，其结构具有四个属性即：
- hash：（Key的Hash值）
- Key：键值对的键
- value：键值对中的键值
- Node<K,V> next：下一个节点的值
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
2.putVal()方法讲解
上面我们熟悉了HashMap的节点结构，接下面我们讲讲HashMap储数据过程
2.1我们使用HashMap中的put方法时，其最终会调用putVal()方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
2.2putVal方法代码及其讲解
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab;
Node<K,V> p;
int n, i;
//HashMap中的初始化数组table[]，是一种懒加载的模式
//如果table为null，则通过resize()方法对table数组进行初始化，resize(）也是扩容的方法
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//通过hash方式，找到key所对应的数组的节点，然后把该数组节点赋值给p,
//如果通过hash所算出来的数值节点为null，则通过newNode（Int hash，K key,V value,Node<K,V> node）
// 初始一个新的node节点，然后把该值放到对应的数组中
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
//如果hash算出来的所对应的节点不是为空，则需要通过链表的方式存储该Node
Node<K,V> e;
K k;
//如果通过哈希所算出来的数组不为空，即table[[i = (n - 1) & hash]不为空。
//然后就判断该节点的key是否与我们即将要存的key相同，如果相同，则获取该节点即e=p
if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//如果该节点的key与我们不相等，则看该节点是红黑树，还是链表
else if (p instanceof TreeNode)
//如果是红黑树，则通过红黑树的方式，把key-value存到红黑树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//如果是链表的，把key-value插到链表尾,该方式是链表的尾插入法
//注意：jDk 1.7的链表是头插入法，但是这样会是的HashMap重hash 的时候会造成死循环
//因此在jdk 1.8 就把头插入法换成了尾插入法，虽然效率上有点减低了，但是也可以大概率的避免多线程的时候冲哈希造成的死循环
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//遍历该链表，找到尾部，然后把尾部的next指向新生成的对象
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//如果量表的长度大于等于8，则链表转化成为红黑树 TREEIFY_THRESHOLD=8；
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//链表转为红黑树
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果该节点上的key与我们想要put进去的值相同跳出循环
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//如果e不等于null，则说明HashMap中存在与我们即将要存进去的key相同，
// 然后把节点中的值进行替换，即e.value=value,并放回旧的value
if (e != null) {
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
//modCount 是值我们修改HashMap的次数，用来快速失败的，即fast-fail
++modCount;
//threshold=capacity * loadfactor，即数组初始化长度*负载因子，如果
// this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 默认DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75
//如果HashMap中的存的数据，大于数组长度的四分之三，就要进行扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
3.总结要点
从上面的源码中，我们能够知道了当链表长度大于8时，链表会进行树化，即通过treeifyBin(tab, hash)方法，把链表转化为红黑树。
在JDK1.8中，链表的插入是尾插入法，JDK1.7HashMap使用的是头插入法，但是多线程扩容时会造成死循环的状态。
头插入和未插入效率分析:在使用上因为在插入数据的过程中，链表都要从头到尾遍历一遍的，查找是否存在相同的key，所以在HashMap的链表中，头插入法和尾插入法的效率是一样的，同时尾插入法能够避免扩容过程的死循环，因此尾插入是更好的一种选择。
如果我们在HashMap中put（存）进去key一个，而这个key是已经存在的，即key.hash 以及key的值是相同时，则会把新的key-value存到HashMap中，同时也会key对应的旧的value返回。
4.补充
在上面的源码中，有这样的一段，然后我们只看这里，是不是会认为当数组中的链表长度大于8时会进行树化，把链表转为红黑树
//如果量表的长度大于等于8，则链表转化成为红黑树 TREEIFY_THRESHOLD=8；
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//链表转为红黑树
treeifyBin(tab, hash);
其实这是并不完全正确的，因为在调用treeifBin()树化的方法过程中，会对当前HashMap的数组长度进行判断，如果当前数组长度小于64时，不会进行树化的，而只会进行扩容,因此只有当链表长度大于8并且此时的数组长度大于64才会进行树化，这是值得我们注意的细节
final void treeifyBin(java.util.HashMap.Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; java.util.HashMap.Node<K,V> e;
//MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64
//如果数组长度小于64，则进行扩容，否则把链表转成红黑树
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
java.util.HashMap.TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
备注：
最详细HashMap集合源码讲解（resize()方法）
最详细HashMap集合源码讲解（get() 方法）
最详细HashMap集合源码讲解（putVal()方法）
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