让星星⭐月亮告诉你,HashMap的put方法源码解析及其中两种会触发扩容的场景(足够详尽,有问题欢迎指正~)

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简介: `HashMap`的`put`方法通过调用`putVal`实现,主要涉及两个场景下的扩容操作:1. 初始化时,链表数组的初始容量设为16,阈值设为12;2. 当存储的元素个数超过阈值时,链表数组的容量和阈值均翻倍。`putVal`方法处理键值对的插入,包括链表和红黑树的转换,确保高效的数据存取。

分析HashMap的put方法的源码后发现,HashMap的扩容方法在两个场景下会被调用:

  1. 初始化HashMap的链表数组时,会被调用,用来初始化链表数组的初始容量为16,以及初始化链表数组的阈值为初始容量16*负载因子0.75=12;
  2. 当put到HashMap存储的元素个数超过阈值时,会被调用,用来将链表数组的容量和阈值都扩大为原来的2倍。
    具体,详见下述的源码解析:
    /*HashMap的put方法,实际上调用的是putVal方法/
public V put(K key, V value) {
   
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
     * Implements Map.put and related methods.
     *
     * @param hash hash for key //这里是已经用key的原始hashCode的高16位和低16位异或运算过的hashCode
     * @param key the key //key值 用于计算出要放的数组的索引位置
     * @param value the value to put //value值 数组索引位置上要放置的值
     * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value //false 若为true,则不替换已存在的旧值,但HashMap调用此方法时给的为false,所以会拿要放置的新值替换已存在的旧值
     * @param evict(驱逐) if false, the table is in creation mode. //true 表明数组已构造完毕,可以往里面put了,false则表示数组还在初始化构造中。但此参数在HashMap中并没有实际意义,实际被调用的方法是个空方法:void afterNodeInsertion(boolean evict) { }
     * @return previous value, or null if none//要放的位置上已有旧值则最后返回该旧值,否则返回null
     */
    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)//Node<K,V>[] table,用于装载链表的数组为空,说明数组尚未开始初始化
            n = (tab = resize()).length;//调用扩容方法为数组初始化,初始化完后代码继续往下执行【使用默认容量值和阈值为其初始化,newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY (16,must be a power of two);newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR(0.75) * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)】;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) //判断根据key计算出的要放置的数组的索引位置上是否没值,若没值说明该数组索引位置的链表的头节点还没创建
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//链表头节点不存在,则调用 Node<>(hash, key, value, next)创建头节点,并初始化头节点的hash,key,value,next=null。 
        else {
   //索引位置已有值,说明链表头节点已存在,则开始具体put操作
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//要put的key对应的hash值及key值与链表头节点里的key对应的hash值和key值都相等,则说明该put操作是想要替换头节点,
                e = p;//所以将头节点的引用赋给Node<K,V> e保存下来,以便后续拿来对其继续处理(用要put的新value替换掉旧value,后面可以看到替换值的相关处理)
            else if (p instanceof TreeNode) //若原节点类型为红黑树结构的节点,则调用向树中put的方法TreeNode.putTreeVal
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
   //若非想要替换头节点,且目前该索引位置(桶)的结构类型非红黑树结构,则put到链表的最后一个节点(即next为空的链表的末尾节点)
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
   binCount用来统计该索引位置上的链表()上元素个数,注意是从0开始第一个计数
                    if ((e = p.next) == null) {
   // 若next(即下一节点)为空,即指链表的末尾节点
                      p.next = newNode(hash, key, value, null);//为要put的键值对创建新节点放在原末尾j节点的next节点,成为新的末尾节点
                      if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st 因binCount是从0开始的,所以当binCount数值为7的时候,统计到的链表元素个数已经达到8个,而当链表长度达到8时,会调用treefyBin方法转成红黑树结构,以便提供更高的增删查改性能
                        treeifyBin(tab, hash); //链表转红黑树,详见《HashMap之链表转红黑树-treefyBin方法》
                      break;//已经找到要操作的节点位置,所以不用再循环,故跳出
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//走到此处说明,要put的键值对既非要替换头节点,也非要在put到红黑树上,也不是要追加到链表末尾节点,而是要替换链表头尾之间的某个节点(因此代码走到此处,就说明要put的key的hash值和key值与链表头尾之间的某个节点的key的hash值和key值都相等)
                        break; //已经找到要操作的节点位置,所以不用再循环,故跳出
                    p = e; //走到这里说明截至目前尚未找到要操作的节点位置,继续下一轮循环(此时的e已经被赋值为了p.next,而此处又将p.next赋给了p,所以下次循环到p.next时,其实是向前递进了一个节点)
                }
            }
            if (e != null) {
    // existing mapping for key  //此处是为了处理上面处理逻辑中余下的替换值的操作,即找到了要处理的节点位置,且在该位置已经有元素存在,需要把该位置上的元素的旧值替换成新值,并返回旧值
                V oldValue = e.value; //记录下旧值,以便return
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value; //用新值替换旧值
                afterNodeAccess(e);//Callbacks to allow LinekdHashMap post-actions.供LinkedHashMap后续操作的回调方法(钩子方法),于HashMap而言此方法无意义.
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount; //每次put都会加1(新增而非替换,替换的话在返回旧值处代码就返回了),用于记录变更次数
        if (++size > threshold) //每put一次size都会加1,当size超过此时的容量阈值时,也会发生扩容操作
            resize();//扩容操作
        afterNodeInsertion(evict);//同afterNodeAccess(e),也是供LinkedHashMap后续操作的回调方法,于HashMap而言此方法无实际意义
        return null; //新增操作无旧值可返回
    }
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