HashMap

HashMap扩容源码(JDK1.7)

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            //当size超过临界阈值threshold,并且即将发生哈希冲突时进行扩容
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            //扩容后重新计算插入的位置下标
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }

        //把元素放入HashMap的桶的对应位置
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }
    //创建元素  
    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
        //获取待插入位置元素
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; 
        //这里执行链接操作,使得新插入的元素指向原有元素,头插法
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }  

    void resize(int newCapacity) {  
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;  
        }  
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];  
        //将老的表中的数据转移到新的结构中
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        //转移完后旧表指向新表
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }  
    //将老的表中的数据转移到新的结构中  
    void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {  
        int newCapacity = newTable.length;
        for (Entry<K,V> e : table) { //遍历数组
            while(null != e) {  //遍历数组上的链表
                //记住下一个要转移的元素
                Entry<K,V> next = e.next;  
                if (rehash) {
                    //重新hash
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);  
                }  
                //定位放入新数组的位置
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                //元素指向新数组第i位
                e.next = newTable[i];
                //新数组第i位指向新插入元素,完成头插法
                newTable[i] = e;
                //拿到下一个要转移的元素
                e = next;
            }  
        }  
    }  

jdk1.7多线程出现循环链表的栗子

要扩容的旧的hashmap:

根据resize方法中的Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];,多线程的情况下有多少线程就生成多少个新表,假设有线程A和线程B分别生成了newTableA和newTableB。

又假设两个线程同时走到了transfer方法,线程A的参数为e1、next1,线程B的参数为e2、next2。

然后线程B在if(rehash)判断上阻塞了,线程A用头插法走完了三个元素的转移,就变成了这样:

这时候就发现问题了,因为插入用的是头插法,元素的顺序颠倒了,之前e2.next=next2的,现在变成了next2.next = e2了。

然后线程B不阻塞了,开始执行:

e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;//头插法

然后执行e = next;,就是说e2指向2,和next2指向一个元素。然后开始第二次循环:

Entry<K,V> next = e.next;//next2指向3
e.next = newTable[i];//本来就指向3,不变
newTable[i] = e;//头插法
e = next;//e2和next2都指向3

然后开始第三次循环:

Entry<K,V> next = e.next;//next2指向null
e.next = newTable[i];//3的next指向2,形成循环链表

jdk8扩容源码(尾插法)

jdk1.6中,HashMap中有个内置Entry类,它实现了Map.Entry接口;

jdk1.8中,这个Entry类不见了,变成了Node类,也实现了Map.Entry接口,与jdk1.6中的Entry是等价的。

结构:Node数组+链表+红黑树

  1. oldTab:为数组类型,代表扩容之前HashMap中的数组,也就是所有的桶;
  2. oldCap:为int类型代表扩容之前总桶数量;
  3. oldThr:为int类型代表扩容之前下次扩容的阈值;
  4. newCap:为int类型代表这次扩容之后总桶数量;
  5. newThr:为int类型代表这次扩容之后下次扩容的阈值;
  6. newTab:为数组类型,代表扩容之后HashMap中的数组。
    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;//首次初始化后table为Null
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;//默认构造器的情况下为0
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {//table扩容过
             //当前table容量大于最大值得时候返回当前table
             if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            //table的容量乘以2,threshold的值也乘以2           
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
        //使用带有初始容量的构造器时,table容量为初始化得到的threshold
        newCap = oldThr;
        else {  //默认构造器下进行扩容  
             // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
        //使用带有初始容量的构造器在此处进行扩容
            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) {
                HashMap.Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    // help gc
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        // 当前index没有发生hash冲突,直接对2取模,即移位运算hash &(2^n -1)
                        // 扩容都是按照2的幂次方扩容,因此newCap = 2^n
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof HashMap.TreeNode)
                        // 当前index对应的节点为红黑树,这里篇幅比较长且需要了解其数据结构跟算法,因此不进行详解,当树的个数小于等于UNTREEIFY_THRESHOLD则转成链表
                        ((HashMap.TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        // 把当前index对应的链表分成两个链表,减少扩容的迁移量
                        HashMap.Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        HashMap.Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        HashMap.Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                // 扩容后不需要移动的链表
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                // 扩容后需要移动的链表
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            // help gc
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            // help gc
                            hiTail.next = null;
                            // 扩容长度为当前index位置+旧的容量
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

注意扩容前桶中的结点分为两种,一种是依旧在之前那个桶对应的下标的桶中,另一种是之前所在的桶的下标+oldCap,因为<<1表示容量翻倍,其实就是前面多了一位二进制,要么是0要么是1,是0的话就不变,是1的话就+oldCap。


   转载规则


《HashMap》 锦泉 采用 知识共享署名 4.0 国际许可协议 进行许可。
  目录