1.结构
大概类似这样，但实际上数组元素内部存储的是引用而非对象本身。
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HashMap内部使用链表法实现散列，数组的每个桶都指向一条链表，所有散列值相同的元素都放到同一个桶内
- 优点：内存利用率比较高，链表节点可以在需要的时候创建，对装载因子大的容忍度较高
- 缺点
１．链表需要存储指针，如果存储的对象本身较小，那么会比较消耗内存
２．链表的节点在内存中不是连续分布的，对Cpu缓存不友好，影响执行效率
2. 写操作
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
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
// notice: 插入后链表长度 >=8时， treefyBin(...), 在该方法内部，要检查当前数组容量， capacity < 64, 则直接扩容，而不是转换红黑树
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
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- notice: 插入后链表长度 >=8时， treefyBin(...), 在该方法内部，要检查当前数组容量， capacity < 64, 则直接扩容，而不是转换红黑树
3.读操作
4. 扩容
4.1 扩容的时机
- 数组初始化的时候
- ++size > threshold的时候，threshold = min{Integer.MAX_VALUE， loadFactor * capacity}
- 链表长度 >= 8 && 数组长度 < 64
4.2 扩容过程
代码很长，但过程很容易理解。
- 若数组为null或长度为0，初始化为长度16的数组。
- 若原数组长度大于0，将容量乘2，更新扩容阈值。
将原数组的元素，移动到新数组的对应位置。这里有个小技巧，由于容量是原来的2倍。因此只需要用hash % oldCap 只有两个取值：index和index+oldCapacity。 hash % oldCap == index就在当前bin， hash % oldCap == (index + oldCap)就在 table[index+oldCap]。同时考虑到数组长度为2的n次幂，取模可用位与运算高效完成，因此方法内使用hash & oldCap 分别创建了两个链表，分别对应新数组的idx和idx+ cap位置应指向的节点。
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
5. 树化
5.1 树化的时机
- 数组长度>= 64且 链表长度 >= 8。
为什么要数组长度 >= 64？ 从空间占用角度看： 假设链表长度阈值为Treefy_Threshold, 数组长度阈值为capacity。 HashMap数组中存放的是Entry引用， 64位系统上非压缩指针占8bit。 假设此时有一个bin内的链表长度达到了Treefy_Threshold，面临着扩容还是树化的选择。因此如果扩容，扩容后需要额外8 * capacity的空间。 如果树化，那么需要额外(sizeOfTreeNode - sizeOfEntry) * Treefy_Threshold 。 sizeOfTreeNode 约为 2 * sizeOfEntry， sizeOfEntry = 32, 因此树化后额外空间约为32 * Treefy_Threshold 。要使树化后的空间小于扩容后的，需要 capacity > 4 * Treefy_Threshold. Treefy_Threshold取8，则capacity > 32。向上取2的n次幂，则为64.
5.2 树化过程
条件如5.1.
过程为： 获取到链表头节点，转为树节点。记录头节点。遍历所有的node，依次将链表节点转为红黑树节点，记录当前节点（t1 = p），目的是为了处理完下个节点后更新当前节点的指针。转换成红黑树节点后，再将该链表转为红黑树(head.treefy(tab))。
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
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);
}
}
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