先来了解一下HashMap的简单数据结构：
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当HashMap的数据特别多的时候，链表会自动转换成红黑树：
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话不多说，直接上源码
/**
* HashMap实现了Cloneable，Serializable，
* 说明创建一个HashMap不仅仅可以通过new的方式，
* 还可以通过clone()和反序列化的方式创建
*/
public class HashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V>
implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
/**
* 初始化的默认容量大小，小于16的默认为16，所以不要设置小于16的初始化参数
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
/**
* 最大的容量
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 加载因子，默认0.75
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 当单个链表长度大于等于8的时候，就会转换成红黑树
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* 当单个链表长度小于等于6的时候，红黑树会转换会链表
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* 如果tab数组大小大于64，链表才会转换成红黑树
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
* HashMap中的最基本的一个数据单元。
* 每一个Node对应我们存储的一个键值对
*/
static class Node<K, V> implements Map.Entry<K, V> {
/**
* key对应的hash值
*/
final int hash;
/**
* 存储的key值
*/
final K key;
/**
* 存储的value值
*/
V value;
/**
* 指向下一个Node
*/
Node<K, V> next;
/**
* 构造函数
*
* @param hash
* @param key
* @param value
* @param 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;
}
/**
* 计算Node的hashCode
*
* @return
*/
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
/**
* 替换Node里面的value值，并且返回旧value
*
* @param newValue
* @return
*/
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
/**
* 重写Node的equals方法。
* 类型相同的前提下，key值和value值相同才返回true
*
* @param o
* @return
*/
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;
}
}
/**
* 计算key的hash值，决定了Node应该存放在tab的哪个索引位置
*
* @param key
* @return
*/
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
/**
* 判断x是否实现了Comparable接口，如果实现了的话，返回x的运行时类型
* 否则返回null
* 例如：class A implements Comparable<A>{} 返回A.class
* <p>
* class A implements Comparable<B>{} 返回null
* <p>
* class A implements Comparable<Object>{} 返回null
* <p>
* class A{} 返回null
*
* @param x
* @return
*/
static Class<?> comparableClassFor(Object x) {
/**
* 要求x一定是实现了Comparable接口的，否则返回null。
*/
if (x instanceof Comparable) {
Class<?> c;
Type[] ts, as;
Type t;
ParameterizedType p;
/**
* 如果x是String类型的，就直接返回String.class
*/
if ((c = x.getClass()) == String.class) // bypass checks
return c;
/**
* 获取x直接实现的所有接口(ps:继承的不算)
* 例如：class A implements Comparable<A>{} 返回A.class
* 注意：一定要保证Comparable里面的泛型对象和当前对象类型一致，否则返回null
*/
if ((ts = c.getGenericInterfaces()) != null) {
for (int i = 0; i < ts.length; ++i) {
if (((t = ts[i]) instanceof ParameterizedType) &&
((p = (ParameterizedType) t).getRawType() ==
Comparable.class) &&
(as = p.getActualTypeArguments()) != null &&
as.length == 1 && as[0] == c) // type arg is c
return c;
}
}
}
return null;
}
/**
* 如果x的类型是指定的kc类型的话，就返回k.compareTo(x),否则返回0
* <p>
* 例如：compareComparables(String.class,"B","A")
* 如果"A"的类型是String的话，就对"A"和"B"进行比较
*
* @param kc
* @param k
* @param x
* @return
*/
static int compareComparables(Class<?> kc, Object k, Object x) {
return (x == null || x.getClass() != kc ? 0 :
((Comparable) k).compareTo(x));
}
/**
* 根据给定的cap计算一个合适的目标值。用于计算容器的容量值，始终保持返回的结果是2的整数次幂
* <p>
* 例如：给定一个cap=10，返回：16
* cap=12，返回：16
* cap=8，返回：8
* cap=20，返回：32
*
* @param cap
* @return
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
/**
* 真正的Node容器，存放所有的Node节点
*/
transient Node<K, V>[] table;
/**
* 键值对集合
*/
transient Set<Entry<K, V>> entrySet;
/**
* HashMap里面所有的节点的数量
*/
transient int size;
/**
* 记录HashMap的数据变化次数(不包括更新，添加和删除才会记录)。用于在迭代过程中判断是否被其他线程修改。
* 如果在迭代过程中发现有其他线程修改数据，就抛出ConcurrentModificationException.
*/
transient int modCount;
/**
* 扩容阀值。如果size>threshold，触发扩容机制
* 例如：加载因子是0.75，当前最大容量是16，那么threshold=0.75*16=12
* 当HashMap存储的键值对超过12的时候，触发扩容
*/
int threshold;
/**
* 加载因子。默认0.75
*/
final float loadFactor;
/**
* 构造函数。设置初始化容量和加载因子
* <p>
* 例如：new HashMap(32,0.8);
* 设置初始化容量为32，加载因子为0.8。
* 意味着当键值对数量超过32*0.8的时候触发扩容
* <p>
* 优化：
* 如果事先能确定自己需要多大的容量，可以利用这个构造函数设置好初始化容量，避免扩容，提供性能
* 注意：如果确定好需要30大小的容量，可以这样：new HashMap(32,1);
* 因为当数量达到32*1=32的时候，才会触发扩容
*
* @param initialCapacity
* @param loadFactor
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
//如果不是2的整数次幂，就转换成2的整数次幂
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
/**
* 构造函数。设置初始化容量，默认加载因子为0.75
* <p>
* 例如：new HashMap(32);
* 设置初始化容量为32，加载因子为0.75。
* 意味着当键值对数量超过32*0.75的时候触发扩容
* <p>
* 优化：
* 如果事先能确定自己需要多大的容量，可以利用这个构造函数设置好初始化容量，避免扩容，提供性能
* 注意：如果确定好需要30大小的容量，需要设置初始容量为64：new HashMap(64);而不是new HashMap(32);
* 因为当数量达到32*0.75=24的时候，就会触发扩容，所以需要设置成64
*
* @param initialCapacity
*/
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* 构造函数。
* <p>
* 加载因子默认0.75
* 初始容量默认16
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
}
/**
* 构造函数。
* <p>
* 就是复制另外一个map的数据
*
* @param m
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
/**
* @param m
* @param evict
*/
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
/**
* 判断数组是否初始化
*/
if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float) s / loadFactor) + 1.0F;
/**
* 计算t的值
*/
int t = ((ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int) ft : MAXIMUM_CAPACITY);
/**
* 如果t大于threshold，更新threshold
*/
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
//触发扩容
else if (s > threshold)
resize();
/**
* 通过循环的方式将m的数据给到目标对象
*/
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
/**
* 获取HashMap的键值对数量
* @return
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 判断HashMap是否为空
* @return
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 根据指定的key获取数据value
* @param key
* @return
*/
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
/**
* 根据hash值和key找到对应的Node节点
* @param hash
* @param key
* @return
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
/**
* 先通过hash值找到数组中的槽位，也就是索引值：first = tab[(n - 1) & hash])
*/
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
/**
* 先判断第一个Node是不是要找的目标对象，如果是就直接返回
*/
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
/**
* 如果第一个不是要找的目标对象，就开始遍历
*/
if ((e = first.next) != null) {
/**
* 如果是红黑树的数据结构，就使用红黑树的查询方式
*/
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
/**
* 否则就是链表，那就遍历链表查找目标对象
*/
do {
/**
* hash值相等并且key相同才是目标对象
*/
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
/**
* 判断是否存在这个key
* @param key
* @return
*/
public boolean containsKey(Object key) {
return getNode(hash(key), key) != null;
}
/**
* 存放键值对
* @param key
* @param value
* @return
*/
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* 存放键值对
* @param hash
* @param key
* @param value
* @param onlyIfAbsent
* @param evict
* @return
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
/**
* 如果tab没有初始化，就先初始化
*/
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/**
* 如果hash对应的索引位置还是null，就直接给这个索引位置创建一个Node
*/
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
/**
* 剩下的情况就是索引位置有值，那么分几种情况：
* 1.索引上的Node节点的hash和key正好和我们需要put的hash和key一直，那就要更新value
* 2.如果索引上的Node和我们需要put的hash和key不一样的话，那就要开始遍历后面的节点，并且重复上面的判断
* 2.1:如果节点是一颗红黑树的话，那就通过putTreeVal更新或者添加数据
* 2.2:如果节点是链表的话，就循环判断，决定更新或者添加数据
*/
else {
Node<K,V> e; K k;
/**
* 判断第一个Node节点
*/
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
/**
* 如果是红黑树
*/
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
/**
* 如果是链表
*/
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
/**
* 如果链表数量大于TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，将链表转换成红黑树
*/
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
/**
* 如果找到了目标对象
*/
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
/**
* 更新目标对象的value
*/
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
//啥都没做，留给LinkedHashMap
afterNodeAccess(e);
//如果时修改数据，返回旧数据
return oldValue;
}
}
//记录添加Node次数
++modCount;
/**
* 添加数据后size大于threshold时，开始扩容
*/
if (++size > threshold)
resize();
//啥都没做，留给LinkedHashMap
afterNodeInsertion(evict);
//如果时添加数据的话，返回null
return null;
}
/**
* 扩容
* @return
*/
final Node<K,V>[] resize() {
/**
* 拿到原数组，后面要用来转换数据
*/
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
/**
* 如果达到最大容量，那就没法扩容了，直接返回原数组
*/
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
/**
* 初始化新的扩容阀值
*/
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
/**
* 初始化新容量
*/
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
/**
* 初始化新容量和新的扩容阀值，都是给默认值
*/
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
/**
* 重新校正新的扩容阀值
*/
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
/**
* 前面都是为了计算新的容量和扩容阀值
*/
//设置扩容阀值
threshold = newThr;
/**
* 开始扩容。先创建一个指定大小的Node数组，并赋值给table
*/
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
/**
* 判断原数组不为空
*/
if (oldTab != null) {
/**
* 开始循环数组的每一个Node对象，里面的每一个Node有可能是链表，也有可能是红黑树
*/
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
/**
* 判断拿到的指定索引位置的Node节点不为空
*/
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
/**
* 如果e.next为空，说明只有一个Node节点，直接转移就可以
*/
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
/**
* 如果是红黑树，调用红黑树的一个数据转移的方法
*/
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
/**
* 如果是链表，循环遍历并转移
*/
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;
}
}
}
}
}
/**
* 返回新的扩容后的数组
*/
return newTab;
}
/**
* 将链表转换成红黑树
* @param tab
* @param hash
*/
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
/**
* 如果这个数组的长度小于64，就直接扩容，并不会转换成红黑树
*/
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
/**
* 找到指定hash对应的索引位置的Node节点，将它转换成红黑树
*/
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
/**
* 循环遍历
*/
do {
/**
* 构造一棵树，replacementTreeNode只是调用了new TreeNode()构造函数
*/
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
/**
* 双向链表
*/
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
/**
* 将新的TreeNode给到对应的索引位置，将单向链表变成来双向链表
*/
if ((tab[index] = hd) != null)
//这里才是构建真正的红黑树
hd.treeify(tab);
}
}
/**
* 将m中的数据put进当前HashMap
* @param m
*/
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
putMapEntries(m, true);
}
/**
* 移除指定的key对应的Node，并返回被移除的value
* @param key
* @return
*/
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
/**
* 移除指定Node节点
* @param hash
* @param key
* @param value
* @param matchValue
* @param movable
* @return
*/
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
/**
* 数组不为空，并且hash指定的位置有Node节点
*/
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
/**
* 先判断第一个Node节点是否是目标对象
*/
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
/**
* 如果第一个Node不是目标对象
*/
else if ((e = p.next) != null) {
/**
* 如果是红黑树，就找到指定的TreeNode节点
*/
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
/**
* 如果是链表，就循环遍历找到目标对象
*/
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
/**
* 如果找到来目标对象。matchValue表示是否要在value也相等的情况下才删除
*/
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
/**
* 如果目标对象是在红黑树中，那就调用removeTreeNode移除
*/
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
/**
* 如果第一个Node节点就是目标对象，那就直接把next节点放在索引位置上
*/
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
/**
* 否则就是链表，直接替换p.next
*/
else
p.next = node.next;
//记录修改次数
++modCount;
//减少size
--size;
//啥都没做，留给LinkedHashMap
afterNodeRemoval(node);
//返回删除的节点
return node;
}
}
return null;
}
/**
* 清除HashMap的数据
*/
public void clear() {
Node<K,V>[] tab;
modCount++;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
/**
* 重置size
*/
size = 0;
/**
* 循环将所有索引位置置空
*/
for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
tab[i] = null;
}
}
/**
* 判断是否包含指定的value。直接遍历，比较粗暴，数据量大的时候性能不高
* @param value
* @return
*/
public boolean containsValue(Object value) {
Node<K,V>[] tab; V v;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
/**
* 循环遍历数组
*/
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
/**
* 再循环遍历索引下的每一个节点
*/
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
/**
* 判断对应节点的value值是否和指定的value相同
*/
if ((v = e.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))
return true;
}
}
}
return false;
}
/**
* 获取所有key的集合
* @return
*/
public Set<K> keySet() {
Set<K> ks = keySet;
if (ks == null) {
ks = new KeySet();
keySet = ks;
}
return ks;
}
final class KeySet extends AbstractSet<K> {
/**
* 直接使用HashMap对象的size
* @return
*/
public final int size() { return size; }
/**
* 直接调用HashMap的clear
*/
public final void clear() { HashMap.this.clear(); }
/**
* 返回一个key迭代器
* @return
*/
public final Iterator<K> iterator() { return new KeyIterator(); }
/**
* 直接调用HashMap的containsKey
* @param o
* @return
*/
public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }
/**
* 直接调用HashMap的removeNode
* @param key
* @return
*/
public final boolean remove(Object key) {
return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
}
/**
* 返回key分割迭代器对象，用于多线程遍历
* @return
*/
public final Spliterator<K> spliterator() {
return new KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
}
public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
//遍历之前先拿到modCount的值
int mc = modCount;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.key);
}
//对比遍历前后modCount的值，发生变化就抛异常。说明有其他线程修改了HashMap
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
/**
* 返回value集合
* @return
*/
public Collection<V> values() {
Collection<V> vs = values;
if (vs == null) {
vs = new Values();
values = vs;
}
return vs;
}
final class Values extends AbstractCollection<V> {
/**
* 返回HashMap的size
* @return
*/
public final int size() { return size; }
/**
* 清除所有的键值对
*/
public final void clear() { HashMap.this.clear(); }
/**
* 返回一个value迭代器
* @return
*/
public final Iterator<V> iterator() { return new ValueIterator(); }
/**
* 判断是否包含指定的value
* @param o
* @return
*/
public final boolean contains(Object o) { return containsValue(o); }
/**
* 返回value分割迭代器对象，用于多线程遍历
* @return
*/
public final Spliterator<V> spliterator() {
return new ValueSpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
}
public final void forEach(Consumer<? super V> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
//记录modCount
int mc = modCount;
/**
* 直接双重循环遍历
*/
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.value);
}
//对比遍历前后的值，发生变化说明HashMap被修改
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
/**
* 设置entrySet=new EntrySet()并返回
* @return
*/
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
Set<Map.Entry<K,V>> es;
return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
}
/**
* 键值对结合
*/
final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
/**
* 返回size
* @return
*/
public final int size() { return size; }
/**
* 清除所有的键值对
*/
public final void clear() { HashMap.this.clear(); }
/**
* 返回一个键值对迭代器
* @return
*/
public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return new EntryIterator();
}
/**
* 判断是否包含指定的键值对
* @param o
* @return
*/
public final boolean contains(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>) o;
Object key = e.getKey();
Node<K,V> candidate = getNode(hash(key), key);
return candidate != null && candidate.equals(e);
}
/**
* 移除指定的键值对
* @param o
* @return
*/
public final boolean remove(Object o) {
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>) o;
Object key = e.getKey();
Object value = e.getValue();
return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
}
return false;
}
/**
* 返回Entry分割迭代器对象，用于多线程遍历
* @return
*/
public final Spliterator<Map.Entry<K,V>> spliterator() {
return new EntrySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
}
/**
* 遍历键值对
* @param action
*/
public final void forEach(Consumer<? super Map.Entry<K,V>> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
/**
* 双重循环遍历
*/
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e);
}
//对比前后的modCount，判断是否被修改
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
// Overrides of JDK8 Map extension methods
/**
* 获取指定key对应的value，如果没有找到，就给默认值defaultValue
* @param key
* @param defaultValue
* @return
*/
@Override
public V getOrDefault(Object key, V defaultValue) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? defaultValue : e.value;
}
/**
* key不存在的时候，则添加
* key存在的话，不做修改
* @param key
* @param value
* @return
*/
@Override
public V putIfAbsent(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, true, true);
}
/**
* 移除指定的key和value
* @param key
* @param value
* @return
*/
@Override
public boolean remove(Object key, Object value) {
return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
}
/**
* 找到key和value相关的目标Node，把oldValue替换成指定的newValue
* @param key
* @param oldValue
* @param newValue
* @return
*/
@Override
public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
Node<K,V> e; V v;
if ((e = getNode(hash(key), key)) != null &&
((v = e.value) == oldValue || (v != null && v.equals(oldValue)))) {
e.value = newValue;
//啥也没做，留给LinkedHashMap
afterNodeAccess(e);
return true;
}
return false;
}
/**
* 更新指定的key对应的Node的value
* @param key
* @param value
* @return
*/
@Override
public V replace(K key, V value) {
Node<K,V> e;
if ((e = getNode(hash(key), key)) != null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
return null;
}
/**
* 通过key获取value，如果查询到了就返回value
* 否则，调用mappingFunction.apply(key)创建一个value，将这个value放进HashMap中并返回
* @param key
* @param mappingFunction
* @return
*/
@Override
public V computeIfAbsent(K key,
Function<? super K, ? extends V> mappingFunction) {
if (mappingFunction == null)
throw new NullPointerException();
/**
* 计算key的hash值
*/
int hash = hash(key);
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first; int n, i;
int binCount = 0;
TreeNode<K,V> t = null;
Node<K,V> old = null;
/**
* 如果满足扩容条件，就扩容
*/
if (size > threshold || (tab = table) == null ||
(n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/**
* 拿到对应索引下的Node节点
*/
if ((first = tab[i = (n - 1) & hash]) != null) {
/**
* 如果是红黑树节点，就调用getTreeNode方法
*/
if (first instanceof TreeNode)
old = (t = (TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
/**
* 如果是链表，就循环判断并获取
*/
else {
Node<K,V> e = first; K k;
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
old = e;
break;
}
++binCount;
} while ((e = e.next) != null);
}
V oldValue;
/**
* 如果能拿到value，就直接返回
*/
if (old != null && (oldValue = old.value) != null) {
afterNodeAccess(old);
return oldValue;
}
}
/**
* 调用mappingFunction获取一个value
*/
V v = mappingFunction.apply(key);
/**
* 如果获取的value为空，就直接返回null
*/
if (v == null) {
return null;
}
/**
* 如果前面查询的Node节点不为空，就更新它的value，并返回更新后的值
*/
else if (old != null) {
old.value = v;
//啥也不做
afterNodeAccess(old);
return v;
}
/**
* 如果第一个节点是红黑树节点，通过putTreeVal更新节点的value
*/
else if (t != null)
t.putTreeVal(this, tab, hash, key, v);
/**
* 如果第一个节点是链表，就创建一个Node节点放进当前链表中
*/
else {
tab[i] = newNode(hash, key, v, first);
/**
* 如果满足转换红黑树的条件，就调用treeifyBin将链表转换成红黑树
*/
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
treeifyBin(tab, hash);
}
//记录修改的次数
++modCount;
//size自增
++size;
//啥也不做
afterNodeInsertion(true);
//返回新的value
return v;
}
/**
* 通过key找到node节点，
* 找到就更新node的value，
* 否则就删除指定的node
* @param key
* @param remappingFunction
* @return
*/
public V computeIfPresent(K key,
BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
if (remappingFunction == null)
throw new NullPointerException();
Node<K,V> e; V oldValue;
/**
* 计算key的hash值
*/
int hash = hash(key);
/**
* 找到对应的Node节点
*/
if ((e = getNode(hash, key)) != null &&
(oldValue = e.value) != null) {
//调用remappingFunction.apply获取新的value
V v = remappingFunction.apply(key, oldValue);
/**
* 如果新的value值不为空，就更新指定的node的value值
*/
if (v != null) {
e.value = v;
//啥也不做
afterNodeAccess(e);
//返回新的value
return v;
}
/**
* 如果新的value为空，就移除指定的node节点
*/
else
removeNode(hash, key, null, false, true);
}
return null;
}
/**
* 通过key获取value，再通过remappingFunction.apply创建一个value，将这个value放进HashMap中并返回
*
* @param key
* @param remappingFunction
* @return
*/
@Override
public V compute(K key,
BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
if (remappingFunction == null)
throw new NullPointerException();
//计算key的hash值
int hash = hash(key);
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first; int n, i;
int binCount = 0;
TreeNode<K,V> t = null;
Node<K,V> old = null;
/**
* 如果满足扩容条件，就扩容
*/
if (size > threshold || (tab = table) == null ||
(n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/**
* 获取对应索引下的node节点
*/
if ((first = tab[i = (n - 1) & hash]) != null) {
/**
* 如果是红黑树节点，就调用getTreeNode查找对应节点
*/
if (first instanceof TreeNode)
old = (t = (TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
/**
* 如果是链表，就循环查找
*/
else {
Node<K,V> e = first; K k;
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
old = e;
break;
}
++binCount;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
/**
* 获取查询到的value
*/
V oldValue = (old == null) ? null : old.value;
/**
* 调用remappingFunction.apply获取一个新的value
*/
V v = remappingFunction.apply(key, oldValue);
/**
* 如果查询的value不为空，新的value也不为空，就更新旧的value
*/
if (old != null) {
if (v != null) {
old.value = v;
//啥也不做
afterNodeAccess(old);
}
/**
* 如果新的value为空，就移除对应的node
*/
else
removeNode(hash, key, null, false, true);
}
/**
* 如果查询到的value为空，并且新的value不为空的话
*/
else if (v != null) {
/**
* 如果第一个节点是红黑树的话，就通过putTreeVal添加一个节点
*/
if (t != null)
t.putTreeVal(this, tab, hash, key, v);
/**
* 如果第一个节点是链表的话，就添加一个节点
*/
else {
tab[i] = newNode(hash, key, v, first);
/**
* 满足转换红黑树条件的话，就转换成红黑树
*/
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
treeifyBin(tab, hash);
}
//记录修改的次数
++modCount;
//size自增
++size;
//啥也不做
afterNodeInsertion(true);
}
//返回新的value
return v;
}
/**
*
* @param key
* @param value
* @param remappingFunction
* @return
*/
@Override
public V merge(K key, V value,
BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
if (remappingFunction == null)
throw new NullPointerException();
/**
* 计算key的hash值
*/
int hash = hash(key);
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first; int n, i;
int binCount = 0;
TreeNode<K,V> t = null;
Node<K,V> old = null;
/**
* 满足扩容条件就扩容
*/
if (size > threshold || (tab = table) == null ||
(n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/**
* 拿到对应索引下的Node节点
*/
if ((first = tab[i = (n - 1) & hash]) != null) {
/**
* 如果是红黑树节点，就调用对应的getTreeNode查询节点
*/
if (first instanceof TreeNode)
old = (t = (TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
/**
* 如果是链表，就循环查询
*/
else {
Node<K,V> e = first; K k;
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
old = e;
break;
}
++binCount;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
/**
* 如果查询到的节点不为空
*/
if (old != null) {
V v;
//如果节点的value不为空，就remappingFunction.apply获得一个新的value
if (old.value != null)
v = remappingFunction.apply(old.value, value);
//如果节点的value为空，就把value给到新的value
else
v = value;
//如果新的value不为空，就更新节点的value
if (v != null) {
old.value = v;
//啥也不做
afterNodeAccess(old);
}
//如果新的value为空，就删除节点
else
removeNode(hash, key, null, false, true);
//返回新的value
return v;
}
/**
* 如果查询不到节点，并且给的value不为空
*/
if (value != null) {
//如果第一个节点是红黑树节点，调用putTreeVal添加进红黑树
if (t != null)
t.putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//如果第一个节点是链表，就添加进链表
else {
tab[i] = newNode(hash, key, value, first);
//如果满足转换红黑树的条件，就转换红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
treeifyBin(tab, hash);
}
//记录修改次数
++modCount;
//size自增
++size;
//啥也不做
afterNodeInsertion(true);
}
//返回value
return value;
}
/**
* 遍历键值对
* @param action
*/
@Override
public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
//记录遍历前modCount
int mc = modCount;
//双重循环遍历
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.key, e.value);
}
//对比前后的modCount，判断是否被其他线程修改
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
*
* @param function
*/
@Override
public void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function) {
Node<K,V>[] tab;
if (function == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
//记录遍历前modCount
int mc = modCount;
//双重循环遍历，更新所有的value值
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
e.value = function.apply(e.key, e.value);
}
}
//对比前后的modCount，判断是否被其他线程修改
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 实现clone方法。(浅拷贝)
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public Object clone() {
HashMap<K,V> result;
try {
result = (HashMap<K,V>)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
result.reinitialize();
result.putMapEntries(this, false);
return result;
}
/**
* 加载因子
* @return
*/
final float loadFactor() { return loadFactor; }
/**
* 容量
* @return
*/
final int capacity() {
return (table != null) ? table.length :
(threshold > 0) ? threshold :
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
}
/**
* 用于序列化调用
* @param s
* @throws IOException
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws IOException {
int buckets = capacity();
// Write out the threshold, loadfactor, and any hidden stuff
s.defaultWriteObject();
s.writeInt(buckets);
s.writeInt(size);
internalWriteEntries(s);
}
/**
* 用于反序列化调用
* @param s
* @throws IOException
* @throws ClassNotFoundException
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws IOException, ClassNotFoundException {
// 读取反序列化数据
s.defaultReadObject();
reinitialize();
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
s.readInt(); // Read and ignore number of buckets
int mappings = s.readInt(); // Read number of mappings (size)
if (mappings < 0)
throw new InvalidObjectException("Illegal mappings count: " +
mappings);
else if (mappings > 0) {
/**
* 下面都是计算新的HashMap的容量和扩容阀值
*/
float lf = Math.min(Math.max(0.25f, loadFactor), 4.0f);
float fc = (float)mappings / lf + 1.0f;
int cap = ((fc < DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) ?
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY :
(fc >= MAXIMUM_CAPACITY) ?
MAXIMUM_CAPACITY :
tableSizeFor((int)fc));
float ft = (float)cap * lf;
threshold = ((cap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
/**
* 创建一个新的数组
*/
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] tab = (Node<K,V>[])new Node[cap];
table = tab;
// 循环读取key和value，并设置进数组
for (int i = 0; i < mappings; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
K key = (K) s.readObject();
@SuppressWarnings("unchecked")
V value = (V) s.readObject();
putVal(hash(key), key, value, false, false);
}
}
}
/**
* 迭代器
*/
abstract class HashIterator {
/**
* 下一个节点
*/
Node<K,V> next; // next entry to return
/**
* 当前节点
*/
Node<K,V> current; // current entry
/**
* 记录被修改次数，防止迭代的时候数据发生变化
*/
int expectedModCount; // for fast-fail
/**
* 当前的索引值
*/
int index; // current slot
/**
* 构造函数
*/
HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
Node<K,V>[] t = table;
current = next = null;
index = 0;
/**
* 从索引0开始遍历，遍历到第一个不为空的Node
*/
if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
}
/**
* 判断是否有下一个节点
* @return
*/
public final boolean hasNext() {
return next != null;
}
/**
* 获取下一个节点
* @return
*/
final Node<K,V> nextNode() {
Node<K,V>[] t;
Node<K,V> e = next;
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
/**
* 遍历判断next!=null
*/
if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
return e;
}
/**
* 移除当前节点
*/
public final void remove() {
Node<K,V> p = current;
if (p == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
current = null;
K key = p.key;
/**
* 根据当前节点的key移除
*/
removeNode(hash(key), key, null, false, false);
expectedModCount = modCount;
}
}
/**
* 针对key的迭代器
*/
final class KeyIterator extends HashIterator
implements Iterator<K> {
public final K next() { return nextNode().key; }
}
/**
* 针对value的迭代器
*/
final class ValueIterator extends HashIterator
implements Iterator<V> {
public final V next() { return nextNode().value; }
}
/**
* 针对键值对的迭代器
*/
final class EntryIterator extends HashIterator
implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {
public final Map.Entry<K,V> next() { return nextNode(); }
}
因文章篇幅问题，后面的源码分析无法发布。不过上述分析已经将HashMap的基本原理讲述明白。
