HashMap 源码剖析 - put 流程
HashMap 是 Java 集合框架中的一个重要数据结构，用于存储键值对。它具有快速的查找、插入和删除性能。本文将深入剖析 HashMap 的 put 方法流程，帮助读者理解其内部实现原理。
一、put 方法概述
put 方法用于将指定的键值对插入到 HashMap 中，如果键已经存在，则更新其对应的值。其源码定义如下：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
1.1 主要参数
hash(key)：计算键的哈希值。key：要插入的键。value：要插入的值。onlyIfAbsent：如果为true，则仅当键不存在时才插入。evict：与内部缓存机制相关，普通情况下为true。
二、putVal 方法解析
put 方法内部调用了 putVal 方法。以下是 putVal 方法的详细实现：
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)
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) {
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
2.1 详细流程
检查并初始化表：
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; 如果哈希表未初始化或大小为 0，则调用
resize方法进行初始化。计算插入位置：
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); 通过
(n - 1) & hash计算键对应的数组索引i。如果tab[i]为空，则创建一个新节点并插入。处理哈希冲突：
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) treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } 如果
tab[i]不为空，说明发生哈希冲突，需要处理冲突：- 如果当前节点
p的哈希值和键与新插入的相同，则更新该节点的值。 - 如果当前节点是
TreeNode，则调用putTreeVal方法处理。 - 否则，遍历链表或树，找到插入位置或更新已有节点。
- 如果当前节点
更新节点值：
if (e != null) { V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } 如果找到已有节点
e，则更新其值，并返回旧值。插入新节点并调整大小：
++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; 如果是插入新节点，更新
modCount和size。如果size超过阈值threshold，则调用resize方法扩容。
三、resize 方法
resize 方法用于初始化或扩容哈希表。
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) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1;
}
else if (oldThr > 0)
newCap = oldThr;
else {
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
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) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
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;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
3.1 详细流程
- 计算新容量和新阈值：
根据旧容量和旧阈值计算新的容量newCap和阈值newThr。 - 初始化新表：
分配新的哈希表newTab。 - 重新哈希旧节点：
遍历旧哈希表中的每个节点，并将其重新哈希到新哈希表中。
四、总结
HashMap 的 put 流程包括计算哈希值、初始化哈希表、处理哈希冲突、更新节点值以及必要时的扩容操作。通过深入理解这些步骤，可以
更好地掌握 HashMap 的内部实现原理，提高编写高效代码的能力。掌握这些原理不仅有助于优化性能，还可以帮助解决实际开发中的问题。
