HashMap源码，看我这篇就够了

ゞ浴缸里的玫瑰 2024-05-23 22:11 78阅读 0赞

### HashMap源码深度剖析 ###

* HashMap底层数据结构(为什么引入红黑树、存储数据的过程、哈希碰撞相关问题)
     * HashMap成员变量(初始化容量是多少、负载因子、数组长度为什么是2的n次幂)
     * HashMap扩容机制(什么时候需要扩容？ 怎么进行扩容？)
     * JDK7 与 Jdk8比较，JDK8进行了什么优化？
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#### 1 定义 ####

HashMap基于**哈希表**的Map接口实现，是以**key-value**存储形式存在，即主要用来存放键值对。HashMap的实现不是同步的，这意味着它不是**线程安全**的。它的key、value都可以为null。此外，HashMap中的映射不是有序的。

*  JDK1.7 HashMap数据结构：**数组 + 链表**
 *  JDK1.8 HashMap数据结构：**数组 + 链表 / 红黑树**

**思考：为什么1.8之后，HashMap的数据结构要增加红黑树？**

#### 2 哈希表 ####

Hash表也称为散列表，也有直接译作哈希表，Hash表是一种根据关键字值（key - value）而直接进行访问的数据结构。也就是说它通过把关键码值映射到表中的一个位置来访问记录，以此来加快查找的速度。在链表、数组等数据结构中，查找某个关键字，通常要遍历整个数据结构，也就是O(N)的时间级，但是对于哈希表来说，只是O(1)的时间级

哈希表，它是通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做**散列函数**，存放记录的数组叫做\*\*散列表，**只需要**O(1)\*\*的时间级

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**思考：多个 key 通过散列函数会得到相同的值，这时候怎么办？**

**解决：**

（1）开放地址法

（2）链地址法

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对于开放地址法，可能会遇到二次冲突，三次冲突，所以需要良好的散列函数，分布的越均匀越好。对于链地址法，虽然不会造成二次冲突，但是如果一次冲突很多，那么会造成子数组或者子链表很长，那么我们查找所需遍历的时间也会很长。

#### 3 JDK1.8前HashMap的数据结构 ####

*  JDK 8 以前 HashMap 的实现是 **数组+链表**，即使哈希函数取得再好，也很难达到元素百分百均匀分布。
 *  当 HashMap 中有大量的元素都存放到同一个桶中时，这个桶下有一条长长的链表，极端情况HashMap 就相当于一个单链表，假如单链表有 n 个元素，遍历的时间复杂度就是 O(n)，完全失去了它的优势。

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#### 4 JDK1.8后HashMap的数据结构 ####

*  JDK 8 后 HashMap 的实现是 **数组+链表+红黑树**
 *  桶中的结构可能是链表，也可能是红黑树，当**链表长度大于阈值**(或者红黑树的边界值，默认为8)并且当前**数组的长度大于64**时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。

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#### 5. 类构造器 ####

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
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JDK 为我们提供了一个抽象类 AbstractMap ，该抽象类继承 Map 接口，所以如果我们不想实现所有的 Map 接口方法，就可以选择继承抽象类 AbstractMap 。

HashMap 集合实现了 Cloneable 接口以及 Serializable 接口，分别用来进行对象克隆以及将对象进行序列化。

**注意：HashMap 类即继承了 AbstractMap 接口，也实现了 Map 接口，这样做难道不是多此一举？**

据 java 集合框架的创始人Josh Bloch描述，这样的写法是一个失误。在java集合框架中，类似这样的写法很多，最开始写java集合框架的时候，他认为这样写，在某些地方可能是有价值的，直到他意识到错了。显然的，JDK的维护者，后来不认为这个小小的失误值得去修改，所以就这样存在下来了。
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#### 6 字段属性 ####

//序列化和反序列化时，通过该字段进行版本一致性验证
        private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
        //默认 HashMap 集合初始容量为16（必须是 2 的倍数）
        static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
        //集合的最大容量，如果通过带参构造指定的最大容量超过此数，默认还是使用此数
        static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
        //默认的填充因子
        static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
        //当桶(bucket)上的结点数大于这个值时会转成红黑树(JDK1.8新增)
        static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
        //当桶(bucket)上的节点数小于这个值时会转成链表(JDK1.8新增)
        static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
        /**(JDK1.8新增)
         * 当集合中的容量大于这个值时，表中的桶才能进行树形化 ，否则桶内元素太多时会扩容，
         * 而不是树形化 为了避免进行扩容、树形化选择的冲突，这个值不能小于 4 * TREEIFY_THRESHOLD
         */
        static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
    
    	/**
         * 初始化使用，长度总是 2的幂
         */
        transient Node<K,V>[] table;
    
        /**
         * 保存缓存的entrySet（）
         */
        transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
    
        /**
         * 此映射中包含的键值映射的数量。（集合存储键值对的数量）
         */
        transient int size;

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