原文链接:
通俗易懂Hashmap源码解析_java阳开发之路的博客-CSDN博客_hashmap源码
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深入理解 HashMap put 方法(JDK 8逐行剖析)_stateiso的博客-CSDN博客_hashmap put方法
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一, 先来看几个变量、常量、静态变量、静态常量:
1)链表与红黑树互相转化的阀值:
//将链表转化为红黑树的阀值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//将红黑树转回为链表的阀值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//将链表转为红黑树的最小entry数组的长度为 64
//当链表的长度 >= 7,且entry数组的长度>= 64时,才会将链表转为红黑树。
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
2) Map的默认初始化容量以及容量极限:
//HashMap默认的初始容量大小--16,容量必须是2的幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//HashMap的容量极限,为2的30次幂;
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
3) 默认负载因子、实际元素数量:
//负载因子的默认大小,
//元素的数量/容量得到的实际负载数值与负载因子进行对比,来决定容量的大小以及是否扩容;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//HashMap的实际元素数量
transient int size;
4)table——Entry数组;
//Node是Map.Entry接口的实现类,可以将这个table理解为是一个entry数组;
//每一个Node即entry,本质都是一个单向链表
transient Node<K,V>[] table;
5)Map已经修改的次数、下一次扩容的大小、存储负载因子的常量:
//HashMap已在结构上修改的次数 结构修改是指更改 HashMap 中的映射数量或以其他方式修改其内部结构(例如,重新散列)的那些
transient int modCount;
//下一次HashMap扩容的阀值大小,如果尚未扩容,则该字段保存初始entry数组的容量,或用零表示
int threshold;
//存储负载因子的常量,初始化的时候将默认的负载因子赋值给它;
final float loadFactor;
5.5)什么是Map已经修改的次数?
参考链接:https://blog.csdn.net/u012926924/article/details/50452411
modCount用于记录HashMap的修改次数,在HashMap的put(),get(),remove(),Interator()等方法中,都使用了该属性。
由于HashMap不是线程安全的,所以在迭代的时候,会将modCount赋值到迭代器的expectedModCount属性中,然后进行迭代;
如果在迭代的过程中HashMap被其他线程修改了,modCount的数值就会发生变化,这个时候expectedModCount和ModCount不相等,迭代器就会抛出ConcurrentModificationException()并发修改异常。
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二,链表转红黑树:
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1)为什么要将链表转为红黑树:
当这个链表过长了,查找这个链表上的元素的时候自然会变慢,所以链表如果过长了会影响到HashMap的性能,
所以后来在Java8中,当链表过长时,会将该链表自动转为红黑树,红黑树是一个自平衡二叉树,能够优化查找的性能。
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2)链表多长时,会变成红黑树?
把链表转为红黑树、还是选择扩容,看这几个阀值:
//将链表转化为红黑树的阀值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//将红黑树转回为链表的阀值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//将链表转为红黑树的最小entry数组的长度为 64
//当链表的长度 >= 7,且entry数组的长度>= 64时,才会将链表转为红黑树。
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
结论:
①,当链表的长度 >= 7,并且entry数组的长度>= 64时,才会将链表转为红黑树。
②,当链表的长度 >= 7,但是entry数组的长度< 64时,不转为红黑树,而是调用resize方法进行扩容;
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三,看源码:
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1)什么时候将链表转化为红黑树?
//将链表转化为红黑树的阀值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//put方法中的putVal方法的内部源码:
//binCount:计数链表的长度
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//如果链表的长度大于等于7了,则将其转为红黑树:
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash); //进行树化的方法:
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
再来看进行树化的方法–treeifyBin():
// 可对链表进行树化的最小表容量(Node数组实际长度)。
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
翻译:①,替换给定哈希索引处 bin 中的所有链接节点(将链表转为红黑树),
②,除非表(Node)太小,在这种情况下——调整大小(扩容)。
*@param tab :entry数组
*@param hash:将key进行哈希函数计算之后的哈希值
*/
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//如果entry数组为空,或者entry数组的长度小于64,则进行扩容,(不转红黑树);
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize(); //扩容方法
//否则的话,即只有在链表的长度大于等于7、且entry数组的长度大于等于64的时候,才将链表转为红黑树:
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
//转为红黑树的方法:
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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步骤总结:
1、链表长度达到了转树的阀值(默认为8)-1,即链表的长度 >= 7,且此时entry数组的大小< 转树的容量阀值64,则,不转为红黑树、改为调用resize方法进行扩容;
2、链表长度达到了转树的阀值(默认为8)-1,即链表的长度 >= 7,且此时entry数组的大小>= 转树的容量阀值64,那么此时才将该链表转为红黑树;
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2)什么时候将红黑树退化回为链表:
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还是在resize()扩容方法中,
final Node<K,V>[] resize() {
//...
//如果原Node数组不为空
if (oldTab != null) {
//遍历原Node数组:
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
//如果该Node元素的next==null,则说明该Node元素后边既没有链表又没有红黑树;
if (e.next == null)
//则将该Node元素直接存于新Node数组的指定位置
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
//如果该Node元素后边跟着的是一个红黑树结构:
else if (e instanceof TreeNode)
//在新的Node数组中,将该红黑树进行拆分,
//(如果拆分后的子树过小(子树的节点小于等于6个),则取消树化,即将其转为链表结构);
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
//如果是链表的情况下,则进行下面的链表数据转移的操作
else { // preserve order
//...
}
}
}
}
return newTab;
}
可以看出,在扩容方法 resize()中的“将原Node数组中的元素拷贝到新的Node数组”中的步骤中,如果遍历到的Node元素是一个红黑树的时候,出现了一个split()方法,
该split方法的目的是:将该红黑树进行拆分,然后迁移到新的Node数组中。
(如果拆分后的子树过小(子树的节点小于等于6个),则取消树化,即将其转为链表结构);
扩容方法 resize(),详情请见:HashMap的扩容——resize()方法_Morning sunshine的博客-CSDN博客
点进去这个split方法:
//将红黑树退化转回链表的阀值:
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//将树进行拆分的split方法:
//左子树:
if (loHead != null) {
//如果该左子树的元素数量小于等于6了,则将该红黑树转回链表结构:
if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
tab[index] = loHead.untreeify(map); //将红黑树转回链表结构的方法
else {
tab[index] = loHead;
if (hiHead != null) // (else is already treeified)
loHead.treeify(tab);
}
}
//右子树,与上面逻辑一样;
if (hiHead != null) {
if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
else {
tab[index + bit] = hiHead;
if (loHead != null)
hiHead.treeify(tab);
}
}
可以看出,如果拆分后的子树过小,即该左子树/右子树的元素数量小于等于6了,则取消树化,将该红黑树转回链表结构 。
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拓展:split()方法完整源码分析:
final void split(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab, int index, int bit) {
TreeNode<K,V> b = this;
// Relink into lo and hi lists, preserving order
//定义低位链表的头尾节点
TreeNode<K,V> loHead = null, loTail = null;
//定义高位链表的头尾节点
TreeNode<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
//分别记录低位链表和高位链表的长度,决定着后续红黑树是否要转回链表
int lc = 0, hc = 0;
//因为红黑树是由链表改造的,所以红黑树的扩容还是对链表进行操作
//对for循环链表(红黑树)进行高低拆分操作
for (TreeNode<K,V> e = b, next; e != null; e = next) {
//取e的下一节点赋值给next遍历
next = (TreeNode<K,V>)e.next;
//取好e的下一个节点后将其赋值为空,方便GC回收
e.next = null;
if ((e.hash & bit) == 0) {
if ((e.prev = loTail) == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
//统计低位链表中有多少元素
++lc;
}
else {
if ((e.prev = hiTail) == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
++hc;
}
}
/*
拆分之后判断链表的长度是否<=UNTREEIFY_THRESHOLD=6
如果满足,则将红黑树转回链表
*/
//如果低位链表首节点不为null,说明有这个链表存在
if (loHead != null) {
//如果低位链表的长度<=UNTREEIFY_THRESHOLD=6
if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
//调用红黑树转链表的方法
tab[index] = loHead.untreeify(map);
else {
//否则,把红黑树的头节点转移到数组的新节点上(红黑树的根节点一定是链表的头节点)
//下标 = 原数组下标
tab[index] = loHead;
//如果存在高位链表,说明红黑树已经被拆分成两个链表
if (hiHead != null) // (else is already treeified)
//构建新的红黑树
loHead.treeify(tab);
}
}
//如果高位链表首节点不为null,说明有这个链表存在
if (hiHead != null) {
如果高位链表的长度<=UNTREEIFY_THRESHOLD=6
if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
//调用红黑树转链表的方法
tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
else {
//否则,把红黑树的头节点转移到数组的新节点上(红黑树的根节点一定是链表的头节点)
//下标 = 原数组下标 + 原数组长度
tab[index + bit] = hiHead;
//如果存在低位链表,说明红黑树已经被拆分成两个链表
if (loHead != null)
//构建新的红黑树
hiHead.treeify(tab);
}
}
}
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3)链表和红黑树互相转化的结论:
链表过长了并不一定会转为红黑树,还会考虑扩容;
1) 当 链表的长度 >= 7 ,且entry数组的长度 < 64 时,此时会扩容,(不转红黑树)。
2) 只有当 链表的长度 >= 7,且entry数组的长度 >= 64 时,才会将链表转为红黑树。
3) 在resize()方法扩容的时候,在将原Node数组迁移到扩容后的新Node数组的时候,如果该Node元素是一个红黑树,则对其进行拆分、然后才迁移到新的Node数组中,
如果拆分之后的子树的数量小于等于6了,则将该子树转回为链表结构;