hashMap 原始碼解析
這幾天跳槽 被人問得最多的問題就是基礎方面的知識..當時學習的時候有點囫圇吞棗..現在回頭把這些基本的集合類原始碼都仔細閱讀下
hashMap 用的是最頻繁的.. 所以問得也最多了.
- hashMap 的內部結構是一個node陣列.. 元素是node。 node是一個連結串列結構
- hashMap 中的幾個關鍵屬性.. 在建構函式中賦予的
initCapacity 初始化的容量
loadFacotr 負載因子 主要用來計算threshold的值
threshold 閥值
這幾個關鍵屬性主要在建構函式中賦值.. 受影響的地方是resize方法..
// 這個預設的建構函式
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}- hashMap的put方法. 原始碼如下
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 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; }
主要流程如下 如有偏差請指正
大體如上面的流程 有幾個老會被問的點.. 一個是如何取下標.. 一個是resize如何rehash
1 是如何計算下標的.. 程式碼中使用的是 (n-1) & hash n是table.length 其實就是取模..當然n要是2的冪
因為 n是2的冪 則說明 n的二進位制只有一個數是1 其他都是0 n-1的話 那就是有(加入n=2^x) 則有 x個1.. 任意數字y與x個1與運算結果是x個1範圍內的1.. 超出x位的都是0 與後也是0
n-1
00000000 0 0 111111
hash
11111111 11101011
取與的話其實只要關注紅色位置的與結果 其他位置因為n-1都是0 所以結果也是0
00000000 00 101011 結果就是這麼多了.. 綠色的部分其實就是n的倍數嘛.. 這樣把倍數全部去掉剩下的就是餘數了。
2 在resize 中也有對應的操作
在resize 的時候需要將老陣列中的元素都移到新的陣列中.. 這個時候就需要重新計算元素的位置..
resize中的實現是 hash & n n是 oldTable.length; 如果是 1 則需要移動到新的位置上面 新的位置是index+n
如果是0 則不需要移動位置... index 還是原來的位置...為什麼呢..
因為我們在擴容的時候是按一倍類擴容的.. 那計算index的時候則是
2n-1
00000000 01111111
hash
11111111 11101011
rs
00000000 01101011
n
00000000 01000000
這個時候我們其實只需要比較 第7個1與上我們的hash對應的第7個1 是否是1 剛好第幾個1就是oldtab.lengh的值
因為我們只需要一個位置的結果則用n與上hash 就可以了。
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) {
// 超過最大值就不再擴充了，就只好隨你碰撞去吧
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 沒超過最大值，就擴充為原來的2倍
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);
}
// 計算新的resize上限
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) {
// 把每個bucket都移動到新的buckets中
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
// 這裡判斷下是否有元素 畢竟如果threshold比較小的話 後面一段是沒有元素的
if ((e = oldTab[j]) != null) { // 取出連結串列
oldTab[j] = null; // 這裡置空 幫助gc
if (e.next == null) // 如果說連結串列只有一個元素
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; // 則重新計算此連結串列的位置 並且插入到新的連結串列中
else if (e instanceof TreeNode) // 如果是紅黑樹
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); //紅黑樹的操作
else { // preserve order
// 連結串列優化重hash的程式碼塊
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
// 判斷是否需要移動元素.. oldCap 是2的冪 那麼他的結構就是 一個1 很多個0 而且這個1是 n-1 的高一位.. old取&得到下標是與 n-1比較 n-1 會比 n少一高位.. 而擴容剛好是增加一倍 則 2n-1 與 n是相同的位數.. n的最高位與2n-1的最高位是一樣的..則比較一下 hash在n最高位是0 還是 1 如果是0則不需要移動位置
// 如果是 1 則oldIdex + n ；
// 這下面是將一個連結串列分成兩個連結串列 一個是Low 位置上的 一個是high位置上的 因為只有兩種可能
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原索引放到bucket裡
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 原索引+oldCap放到bucket裡
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
3 hash中的紅黑樹.. 還是有點沒有徹底掌握