HashMap剖析之内部结构

前言

本文是基于Java 8的HashMap进行分析，主要是介绍HashMap中的成员变量和类变量的用途，以及分析HashMap的数据结构。

变量分析

在HashMap中存在多个成员变量和类变量，搞清楚它们的用途有助于我们更深入了解HashMap，下面是它们的介绍：

    /**
     * 默认的初始容量，值为2的4次方
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 众所周知是16

    /**
     * 最大容量
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 默认的负载因子
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 将链表转化为红黑树的阈值，当链表节点数大于或等于该阈值-1则转化为红黑树
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    /**
     * 将红黑树转化为链表的阈值，当红黑树的节点小于该阈值时转化为链表
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    /**
     * 允许进行链表转化为红黑树的阈值，只有散列表大小大于或等于该值才能进行红黑树转化
     */
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
    /**
     * HashMap中存储数据的数组，也称为散列表。
     * 长度为2的N次幂
     */
    transient Node<K,V>[] table;

    /**
     * 缓存entrySet()方法的值
     */
    transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

    /**
     * Map中键值对的个数
     */
    transient int size;

    /**
     * HashMap数据结构被改变的次数，一般是指散列表的长度改变、Node链表增加或者减少节点
     * 这个参数是用于快速失败机制
     */
    transient int modCount;

    /**
     * 下一次触发调整大小（resize()方法）的阈值，一般为容量乘以负载因子 
     */
    int threshold;

    /**
     * 散列表的负载因子，用于计算扩容的阈值
     */
    final float loadFactor;

数据结构

HashMap使用拉链法解决哈希表中存在的哈希冲突问题，所以HashMap底层是用以Node组成的链表为元素的数组table来存储键值对，每个Node就是一个键值对对象。table称呼为散列表。

而table对应的是散列表，是因为无论是存储还是读取键值对的时候，都会对key进行hash%table.length运算来进行散列表的命中，然后操作命中的索引对应的Node链表（还是会比较key和hash）。

以上为Java 8之前版本的HashMap的实现，而Java 8进行了优化：就是当链表节点数超过阈值TREEIFY_THRESHOLD(8)时，则会将链表转化为红黑树。

如果只是使用文字描述的话会很难理解，所以下面会通过一幅图展示：

Java1.8的HashMap内部结构简图.png