HashMap中put()方法源码详解

简介: HashMap中put()方法源码详解

HashMap的put方法

同学们都知道在使用HashMap保存数据时,都是通过调用其put()方法完成的,但是从来没有看过其源码或者被源码劝退的人依然数不胜数。今天我们就一起看看它是怎么实现的,又有哪些细节

public V put(K key, V value) {
   
   
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

可以看到,只有短短的一行,调用一个putVal()方法。因此我们主要看一下该方法的实现。

putVal()方法源码

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict)方法是所有存放数据的核心方法,是面试中常见的知识点之一。j下面我们贴上源码来分析一下

/**
 *  hash - 根据参数key调用 hash(Object key) 方法得到的hash值
 *  key - 传入的key
 *  value - key对应的value
 *  onlyIfAbsent - Absent为缺席的意思,ture - 在当前哈希表中不存在当前key的情况下,才会保存或覆盖该key对应的value
 *  evict - 该参数用于LinkedHashMap的putVal()方法,在HashMap中可忽略该参数,
 *  返回 - 如果产生了value覆盖,则返回原value,否则返回为空
 **/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
   
   
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // 如果底层数组为空,或其长度为0,则通过扩容的方式对底层数组初始化
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;

    // 根据key对应的hash值,与数组长度减一,进行与运算,得出该key应保存在数组位置的下标
    // 如果该下标处没有数据,则直接通过newNode()来实例化一个Node对象,并保存在该数组位置。
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        // 已经通过hash值确定了数组下标
        // 处理当前位置不存在数据的情况
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
   
   
        // e表示将要保存的Node对象
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            // 如果当前位置所保存数据的hash值、key值与将要保存数据的hash值、key值相同,则将该Node对象作为要保存的Node对象e,进行value的覆盖
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            // 如果当前位置所保存数据是TreeNode对象,说明该位置保存的是一个红黑树
            // 调用TreeNode类的putTreeVal把将要保存的数据保存到红黑树中
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
   
   
            // 当前位置既有数据,但其key与将要保存的key不相同,且该位置保存了一个链表
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
   
   
                // 遍历链表并记录该链表上node对象的数量binCount
                if ((e = p.next) == null) {
   
   
                    // 以尾插法的方式,通过newNode()来实例化一个Node对象,并保存在该链表尾部,并结束遍历
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        // 如果该链表上node对象的数量达到8个,则调用treeifyBin()方法将该链表进化为红黑树。
                        // 注意,在该方法中,还会进一步判断数组长度,
                        // 当数组长度达到64时,才会真正的将其进化为红黑树
                        // 否则,仅仅将数组进行扩容
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }

                // 在遍历链表的过程中,如果某个node对象的hash值和key值与将要保存的hash值和key值相同,则结束遍历
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;

                // 遍历链表的操作
                p = e;
            }
        }

        // 如果在上面的逻辑中,找到了key值相同的node对象,则将value值进行覆盖
        if (e != null) {
   
    // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    // 至此,数据key-value已经保存到哈希表中了

    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        // 如果当前哈希表中的节点数量超过扩容阈值(即 数组长度 * 0.75),则对数组进行扩容。
        resize();

    // 该方法在LinkedHashMap中实现,作为插入数据后的回调
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

在上面的注释中我们已经把该方法讲的非常透彻了,下面再通过简洁的叙述对其进行概括

当我们向HashMap中保存一个key-value键值对时

  • 如果地层数组尚未实例化,或数组长度为0,则通过扩容对其进行实例化以及初始化

  • 首先,通过key计算出的hash值,找到当前key-value键值对应保存的位置,即数组的下标

  • 如果数组该位置没有数据,则直接将key-value键值对保存在该位置即可。

  • 如果该位置有数据,则通过判断key是否相同(通过equals()方法),如果key相同,则将value值进行覆盖,并返回原value值。

    注意:判断key是否相同时,(k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))说明key是允许为空的

  • 判断该位置数据的类型(红黑树或链表),并以不同的方式遍历红黑树或链表,在遍历的过程中,依然是通过判断key是否相同(通过equals()方法),如果key相同,则将value值进行覆盖,并返回原value值。否则,将以红黑树或链表的方式将该key-value键值对保存到红黑树或链表中。

图例

下面再以图例进行分析

插入1.png

  • 当我们插入一个key=F,value=6的键值对时,通过hash()方法得出F的hash值为6,根据hash & length - 1得到该键值对应保存在数组下标为2的位置。而下标为2的位置上为空,因此直接将该键值对保存到该位置即可。

    插入2.png

  • 当我们插入一个key=G,value=7的键值对时,通过hash()方法得出G的hash值为0,根据hash & length - 1得到该键值对应保存在数组下标为0的位置。而下标为0的位置上已经存在一个key-value键值对(A-1)了,因此比较A是否与G相等,因为A ≠ G,所以通过尾插法将 < G - 7 > 插入到 < A - 1 > 后面

    插入3.png

  • 当我们插入一个键值对 < D - 8 > 时,通过hash()方法得出D的hash值为5,根据hash & length - 1得到该键值对应保存在数组下标为1的位置。而下标为1的位置上已经存在一个key-value键值对(B-2)了,因此比较D是否与B相等,因为D ≠ B,所以通过节点的next属性来遍历链表,然后遍历到键值对 < C - 3 > ,比较C是否与B相等,因为D ≠ C,所以继续通过next属性遍历。当遍历到键值对 < D - 4 > 时,比较D是否与D相等,因为D == D,所以将value值进行覆盖即可。

    插入4.png

  • 如果插入一个键值对 < H - 9 > 时,通过hash()方法得出H的hash值为3,根据hash & length - 1得到该键值对应保存在数组下标为3的位置。而通过key值的判断,E ≠ H,所以需要通过遍历红黑树的方式找出该红黑树中key也等于H的节点并将其value值进行覆盖,如果没有找到key也等于H的节点,则将键值对 < H - 9 > 构造成TreeNode对象,以红黑树的插入方式,将该对象插入树中。红黑树的操作可参考前面的文章红黑树

  • 当插入操作完成后,再判断当前链表是否需要进化为红黑树,当前数组是否需要扩容

小结

  • 延迟初始化

    底层数组在第一次调用put()方法是通过resize()扩容进行实例化的。

  • 当出现哈希冲突扩容,且当前位置为链表时,采用尾插法将节点插入到链表

  • key可以为空,value也可以为空

  • 先插入,后扩容

  • 插入的数据是无序的,因为在整个put过程中,并没有什么信息能够体现出整个哈希表内数据的存放顺序。

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