这篇博客详细注释了HashMap的重要方法，省略了一些非关键部分以保持清晰。内容包括HashMap的链表实现，但未涉及红黑树的中间部分。
前言：
对于HashMap的一些重点方法进行了注释。还有大多数没有进行注释的部分就尽量不弄进来了，以免影响观看。
package java.util;
import java.io.IOException;
import java.io.InvalidObjectException;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.function.BiConsumer;
import java.util.function.BiFunction;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Function;
/**
* 插入、获取的时间复杂度基本是 O(1)（前提是有适当的哈希函数，让元素分布在均匀的位置）
* 还有关于红黑树的操作后续再看并总结吧
*
* 再看完构造方法和put方法后可以发现
* 事实上，new HashMap();完成后，如果没有put操作，是不会分配存储空间的。
*
* 添加操作：
* 1.当桶数组 table 为空时，通过扩容的方式初始化 table
* 2.查找要插入的键值对是否已经存在，存在的话根据条件判断是否用新值替换旧值
* 3.如果不存在，则将键值对链入链表中，并根据链表长度决定是否将链表转为红黑树
* 4.判断键值对数量是否大于阈值，大于的话则进行扩容操作
*
* 还说下注意点：
* 1.HashMap有个MIN_TREEIFY_CAPACITY代表：桶中结构转化为红黑树对应的table的最小大小。
* 当需要将解决 hash 冲突的链表转变为红黑树时，需要判断下此时数组容量，若是由于数组容量太小（小于 MIN_TREEIFY_CAPACITY ）
* 导致的 hash 冲突太多，则不进行链表转变为红黑树操作，转为利用 resize() 函数对 hashMap 扩容。
* 所以并不是桶子上有8位元素的时候它就能变成红黑树，它得同时满足我们的散列表容量大于64才行的
*
* 2.请问HashMap在什么时候扩容？
* 一定是当size达到总容量的0.75时会扩容吗？这个不一定，得看jdk的版本，1.8以上put操作时确实对是否扩容只有loadFactor这个因素
* 在1.7的源码中的put操作时扩容的条件为“(size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])”，也就是说还需要同时满足后面条件，
* 那么bucketIndex又是什么呢？直译为“桶的下标”，即下一个存放Entry的桶的位置。简而言之，
* 仅当size >= threshold且发生Hash值%(length-1)冲突（或修改已存在的值或）时，才会进行扩容。
*
* 3.还有关于1.8和1.7的一些改动：
* 数据结构：
* JDK1.7使用数组+链表的数据结构，而1.8使用数组+链表+红黑树。
* 如果插入key的hashcode相同，使用链表方式解决冲突，当链表长度达到8个（默认设置的阈值）时，
* 调用treeifyBin函数，将链表转换为红黑树。红黑树的时间复杂度为O(log n)，即put/get最坏时间复杂度为O(log n)。而使用链表的话，则是O(n)
* 数据存储机制：
* 发生hash冲突时，JDK1.7采用链地址法+头插法，而1.8采用链地址法+尾插法+红黑树。
* 头插入法插入效率较高，但容易出现逆序且环形链表死循环问题，尾插法可避免此问题。
*
* 4.为什么要用红黑树，而不用平衡二叉树？
* 插入效率比平衡二叉树高，查询效率比普通二叉树高。所以选择性能相对折中的红黑树
*
* 5. JDK1.7是基于数组+单链表实现（为什么不用双链表）
* 首先，用链表是为了解决hash冲突。单链表能实现为什么要用双链表呢?(双链表需要更大的存储空间)
*
* 6.再谈下和Hashtable的区别及多线程情况下使用什么：
* 从存储结构和实现来讲基本上都是相同的。它和HashMap的最大的不同是它是线程安全的，另外它不允许key和value为null。
* Hashtable是个过时的集合类，不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换
* 还有一种就是 Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));
*
* 7.重写对象的Equals方法时，要重写hashCode方法，为什么？跟HashMap有什么关系？
equals与hashcode间的关系:
如果两个对象相同（即用equals比较返回true），那么它们的hashCode值一定要相同；
如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同(即用equals比较返回false)
因为在 HashMap 的链表结构中遍历判断的时候，特定情况下重写的 equals 方法比较对象是否相等的业务逻辑比较复杂，循环下来更是影响查找效率。所以这里把 hashcode 的判断放在前面，只要 hashcode 不相等就玩儿完，不用再去调用复杂的 equals 了。很多程度地提升 HashMap 的使用效率。
所以重写 hashcode 方法是为了让我们能够正常使用 HashMap 等集合类，因为 HashMap 判断对象是否相等既要比较 hashcode 又要使用 equals 比较。而这样的实现是为了提高 HashMap 的效率。
*
* 8. 既然红黑树那么好，为啥hashmap不直接采用红黑树，而是当大于8个的时候才转换红黑树？
* 因为红黑树需要进行左旋，右旋操作， 而单链表不需要。
* 以下都是单链表与红黑树结构对比。
* 如果元素小于8个，查询成本高，新增成本低。
* 如果元素大于8个，查询成本低，新增成本高。
* 至于为什么选数字8，是大佬折中衡量的结果-.-，就像loadFactor默认值0.75一样。
*
* 9.其他
* 扩容后是原先容量的两倍
*
* 底层数组的长度要求2的次方(即使不是2的次方也会经过tableSizeFor转为2的次方):
* 首先，capacity 为 2的整数次幂的话，计算桶的位置 h&(length-1) 就相当于对 length 取模，提升了计算效率；
* 其次，capacity 为 2 的整数次幂的话，为偶数，这样 capacity-1 为奇数，奇数的最后一位是 1，
* 这样便保证了 h&(capacity-1) 的最后一位可能为 0，也可能为 1（这取决于h的值），即与后的结果可能为偶数，也可能为奇数，这样便可以保证散列的均匀性；
* 而如果 capacity 为奇数的话，很明显 capacity-1 为偶数，它的最后一位是 0，这样 h&(capacity-1) 的最后一位肯定为 0，
* 即只能为偶数，这样任何 hash 值都只会被散列到数组的偶数下标位置上，这便浪费了近一半的空间。
*
* 怎样通过key获得数组中的索引呢？i=(length - 1) & hash 类似于取余，但是效率高一些
*
*
*
*
*
*
* Hash table based implementation of the <tt>Map</tt> interface. This
* implementation provides all of the optional map operations, and permits
* <tt>null</tt> values and the <tt>null</tt> key.（这里说的允许key和value为空） (The <tt>HashMap</tt>
* class is roughly equivalent to <tt>Hashtable</tt>, except that it is
* unsynchronized and permits nulls.) This class makes no guarantees as to
* the order of the map; in particular, it does not guarantee that the order
* will remain constant over time.
* 上面一段主要讲了允许key和value为null，且说了几乎等同于Hashtable除了不同步和允许为null外
* 然后还说了此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。(个人理解是rehash时会导致顺序变化)
*
* <p>This implementation provides constant-time performance for the basic
* operations (<tt>get</tt> and <tt>put</tt>), assuming the hash function
* disperses the elements properly among the buckets. Iteration over
* collection views requires time proportional to the "capacity" of the
* <tt>HashMap</tt> instance (the number of buckets) plus its size (the number
* of key-value mappings). Thus, it's very important not to set the initial
* capacity too high (or the load factor too low) if iteration performance is
* important.
* 此实现假定哈希函数将元素适当地分布在各桶之间，可为基本操作（get 和 put）提供稳定的性能。
* 迭代 collection 视图所需的时间与 HashMap 实例的“容量”（桶的数量）及其大小（键-值映射关系数）成比例。
* 所以，如果迭代性能很重要，则不要将初始容量设置得太高（或将加载因子设置得太低）。
*
* <p>An instance of <tt>HashMap</tt> has two parameters that affect its
* performance: <i>initial capacity</i> and <i>load factor</i>. The
* <i>capacity</i> is the number of buckets in the hash table, and the initial
* capacity is simply the capacity at the time the hash table is created. The
* <i>load factor</i> is a measure of how full the hash table is allowed to
* get before its capacity is automatically increased. When the number of
* entries in the hash table exceeds the product of the load factor and the
* current capacity, the hash table is <i>rehashed</i> (that is, internal data
* structures are rebuilt) so that the hash table has approximately twice the
* number of buckets.
*HashMap 的实例有两个参数影响其性能：初始容量 和加载因子。容量 是哈希表中桶的数量，
*初始容量只是哈希表在创建时的容量。加载因子 是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。
*当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，
*则要对该哈希表进行 rehash 操作（即重建内部数据结构），从而哈希表将具有大约两倍的桶数。
*
* <p>As a general rule, the default load factor (.75) offers a good
* tradeoff between time and space costs. Higher values decrease the
* space overhead but increase the lookup cost (reflected in most of
* the operations of the <tt>HashMap</tt> class, including
* <tt>get</tt> and <tt>put</tt>). The expected number of entries in
* the map and its load factor should be taken into account when
* setting its initial capacity, so as to minimize the number of
* rehash operations. If the initial capacity is greater than the
* maximum number of entries divided by the load factor, no rehash
* operations will ever occur.
* 默认的装载因子为0.75，过高的装载因子虽然会降低空间消耗，但是会增加查找的时间消耗
* 在设置初始化参数时，应该考虑好装载因子和实体数目，以便最大限度地减少 rehash 操作次数。
* 如果初始容量大于最大条目数除以加载因子，则不会发生 rehash 操作。
*
* <p>If many mappings are to be stored in a <tt>HashMap</tt>
* instance, creating it with a sufficiently large capacity will allow
* the mappings to be stored more efficiently than letting it perform
* automatic rehashing as needed to grow the table. Note that using
* many keys with the same {@code hashCode()} is a sure way to slow
* down performance of any hash table. To ameliorate impact, when keys
* are {@link Comparable}, this class may use comparison order among
* keys to help break ties.
* 如果许多映射要存储在HashMap中，那么创建一个足够大的容量将让映射被更有效地存储，而不是让它执行再hash。
*
*
* <p><strong>Note that this implementation is not synchronized.</strong>
* If multiple threads access a hash map concurrently, and at least one of
* the threads modifies the map structurally, it <i>must</i> be
* synchronized externally. (A structural modification is any operation
* that adds or deletes one or more mappings; merely changing the value
* associated with a key that an instance already contains is not a
* structural modification.) This is typically accomplished by
* synchronizing on some object that naturally encapsulates the map.
* 这里强调的是不同步
*
* If no such object exists, the map should be "wrapped" using the
* {@link Collections#synchronizedMap Collections.synchronizedMap}
* method. This is best done at creation time, to prevent accidental
* unsynchronized access to the map:<pre>
* Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));</pre>
* 这里强调的是怎样使其成为一个同步的容器
*
*
* 下面的基本在介绍迭代器和fail-fast
* <p>The iterators returned by all of this class's "collection view methods"
* are <i>fail-fast</i>: if the map is structurally modified at any time after
* the iterator is created, in any way except through the iterator's own
* <tt>remove</tt> method, the iterator will throw a
* {@link ConcurrentModificationException}. Thus, in the face of concurrent
* modification, the iterator fails quickly and cleanly, rather than risking
* arbitrary, non-deterministic behavior at an undetermined time in the
* future.
*
* <p>Note that the fail-fast behavior of an iterator cannot be guaranteed
* as it is, generally speaking, impossible to make any hard guarantees in the
* presence of unsynchronized concurrent modification. Fail-fast iterators
* throw <tt>ConcurrentModificationException</tt> on a best-effort basis.
* Therefore, it would be wrong to write a program that depended on this
* exception for its correctness: <i>the fail-fast behavior of iterators
* should be used only to detect bugs.</i>
*
* <p>This class is a member of the
* <a href="{@docRoot}/../technotes/guides/collections/index.html">
* Java Collections Framework</a>.
*
* @param <K> the type of keys maintained by this map
* @param <V> the type of mapped values
*
* @author Doug Lea
* @author Josh Bloch
* @author Arthur van Hoff
* @author Neal Gafter
* @see Object#hashCode()
* @see Collection
* @see Map
* @see TreeMap
* @see Hashtable
* @since 1.2
*/
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.、
* 必须是 2 的整数次方
* 默认初始化容量，<<代表向左四位，所以1变为16
*
* 至于为什么是2的次方，后总结https://blog.csdn.net/oqqYeYi/article/details/39831029
* 或者https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-hash/?open&cm_mmc=6505-_-n-_-vrm_newsletter-_-10104_142587&cmibm_em=dm:0:10631101
*
* HashMap 底层数组的长度总是 2 的 n 次方，这一点可参看后面关于 HashMap 构造器的介绍。
* 当 length 总是 2 的倍数时，h & (length-1)将是一个非常巧妙的设计：假设 h=5,length=16, 那么 h & length - 1 将得到 5；
* 如果 h=6,length=16, 那么 h & length - 1 将得到 6 ……如果 h=15,length=16, 那么 h & length - 1 将得到 15；
* 但是当 h=16 时 , length=16 时，那么 h & length - 1 将得到 0 了；当 h=17 时 , length=16 时，
* 那么 h & length - 1 将得到 1 了……这样保证计算得到的索引值总是位于 table 数组的索引之内。
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
* 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换）
*
* 这里相当于2的30次方，不用Math的方法进行运算是因为位运算效率高点
* 还有明明int是4个字节即32位，不应该是2的31次方吗？
* 原因在于第一位是用作符号位的。用来表示正负之分（0为正，1为负）
*
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
* 默认装载因子
* 结合时间和空间效率考虑得到的一个折中方案
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* The bin(容器) count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*
* 这个常量名的意思根据英文名看出是链表转为红黑树的门槛
* 当同一个桶中超过8个元素即进行转换
*
* 链表转成树的阈值，当桶中链表长度大于8时转成树
* threshold = capacity * loadFactor
*
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
* resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
* most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
*
* 这个和上一个常量意思相反，即树转为list的界限。
* 进行resize操作时，当桶中数量小于6转为链表
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* The smallest table capacity for which bins may be treeified.
* (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
* Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
* between resizing and treeification thresholds.
*
* 最小树化容量（桶的数目即数组的长度）
*
*
* 桶中结构转化为红黑树对应的table的最小大小
* 当需要将解决 hash 冲突的链表转变为红黑树时，
* 需要判断下此时数组容量，
* 若是由于数组容量太小（小于 MIN_TREEIFY_CAPACITY ）
* 导致的 hash 冲突太多，则不进行链表转变为红黑树操作，
* 转为利用 resize() 函数对 hashMap 扩容
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
* Basic hash bin node, used for most entries. (See below for
* TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.)
*/
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
// hash值代表位置
final int hash;
final K key;
V value;
// 下一个节点的指针
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
// 这个是按位异或
// Objects中的hashCode方法会进行null判断,为null时hashCode直接为0 不为null才去执行Object中的本地hashCode方法
// 由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。
// （这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 Java 编程语言不需要这种实现技巧。）
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
/**
* 设置成新值返回旧值
*/
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
// 先判断引用是否一致。不一致再看key和value的hashCode值
if (o == this)
return true;
// 先判断类型
if (o instanceof Map.Entry) {
// 这里不知道为什么还要使用一个临时变量
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
// 必须key和value的hashCode值同时相同才返回true
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
/* ---------------- Static utilities -------------- */
static final int hash(Object key) {
int h;
// h >>> 16是用来取出h的高16 由于int只有32位，无符号向右移16位就代表取最先的16位即高16位
// 如0000 0100 1011 0011 1101 1111 1110 0001 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0100 1011 0011
// 那么为什么(h = key.hashCode())要与(h >>> 16)进行亦或呢？
// 将键的hashcode的高16位异或低16位(高位运算)，这样即使数组table的length比较小的时候，也能保证高低Bit都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销；
// 另一个解释(为什么要先高16位异或低16位再取余运算)：
// 当我们的length为16(即长度比较小)的时候，哈希码(字符串“abcabcabcabcabc”的key对应的哈希码)对(16-1)&操作，对于多个key生成的hashCode，只要哈希码的后4位为0，
// 不论不论高位怎么变化，最终的结果均为0。也就是说，如果只取后四位(低位)的话，这个时候产生"碰撞"的几率就非常大(当然&运算中产生碰撞的原因很多，
// 这里只是举个例子)。为了解决低位与操作碰撞的问题，于是便有了第二步中高16位异或低16位的“扰动函数”。
// 右移16位，自己的高半区和低半区异或，就是为了混合原始哈希码的高位和低位，以此来加大低位随机性。减少了碰撞冲突的可能性！
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
/**
* Returns x's Class if it is of the form "class C implements
* Comparable<C>", else null.
*/
static Class<?> comparableClassFor(Object x) {
if (x instanceof Comparable) {
Class<?> c; Type[] ts, as; Type t; ParameterizedType p;
if ((c = x.getClass()) == String.class) // bypass checks
return c;
if ((ts = c.getGenericInterfaces()) != null) {
for (int i = 0; i < ts.length; ++i) {
if (((t = ts[i]) instanceof ParameterizedType) &&
((p = (ParameterizedType)t).getRawType() ==
Comparable.class) &&
(as = p.getActualTypeArguments()) != null &&
as.length == 1 && as[0] == c) // type arg is c
return c;
}
}
}
return null;
}
/**
* Returns k.compareTo(x) if x matches kc (k's screened comparable
* class), else 0.
*/
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) // for cast to Comparable
static int compareComparables(Class<?> kc, Object k, Object x) {
return (x == null || x.getClass() != kc ? 0 :
((Comparable)k).compareTo(x));
}
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
* 根据指定的容量计算出合适的阈值
* 经过若干次无符号右移、求异运算，得出最接近指定参数 cap 的 2 的 N 次方容量。假如你传入的是 5，返回的初始容量为 8 。
* 刚刚自己测试的结果是返回大于等于当前值的2的N次方
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
/* ---------------- Fields -------------- */
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*
* 哈希表中的链表数组，代表桶的集合，每一个桶又是一个链表
*/
transient Node<K,V>[] table;
/**
* Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used
* for keySet() and values().
* 缓存的 键值对集合（另外两个视图：keySet 和 values 是在 AbstractMap 中声明的）
*/
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
/**
* The number of key-value mappings contained in this map.
* 键值对的数量(不是数组中包含得键值对，而是指得所有得)
*/
transient int size;
/**
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).
*
* 当前 HashMap 修改的次数，这个变量用来保证 fail-fast 机制
*/
transient int modCount;
/**
* The next size value at which to resize (capacity * load factor).
*
* 阈值 下次需要扩容时的值，等于 容量*加载因子
* threshold = capacity * load factor
* @serial
*/
// (The javadoc description is true upon serialization.
// Additionally, if the table array has not been allocated, this
// field holds the initial array capacity, or zero signifying
// DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
int threshold;
/**
* The load factor for the hash table.
* 加载因子，默认得加载因子也是在构造函数里要赋值给这个得
* @serial
*/
final float loadFactor;
/* ---------------- Public operations -------------- */
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and load factor.
*
* 构建一个带有指定初始化容量和加载因子的空的HashMap
*
* @param initialCapacity the initial capacity
* @param loadFactor the load factor
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
* or the load factor is nonpositive
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// 初始化容量小于0会抛出异常
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
// 如果传的容量值太过高大于MAXIMUM_CAPACITY，则令初始化参数为最大值
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
// 如果加载因子小于等于0或是加载因子为nan(Not-a-Number)这种就会抛出异常
// JDK中float和double有一个方法isNan,该方法用于描述非法的float,经过多次运算float值可能会出现非法情况，如除数为0.0
// 在Float中NaN实际上是引用类型，而不是值类型，每一个NaN都是不同的对象(即nan！=nan)。
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
// 如果没有异常则赋值
this.loadFactor = loadFactor;
// 根据初始化容量设置一个合适的阈值
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
// 不过这里好像没有成员变量Capacity还有疑问的是threshold不应该是initialCapacity*loadFactor吗
// 在1.7的源码是有一个局部变量capacity的，也是用来计算threshold并初始化table
/*
* // 计算出大于 initialCapacity 的最小的 2 的 n 次方值。
int capacity = 1;
// 这个就类似于jdk1.8的tableSizeFor方法
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
this.loadFactor = loadFactor;
// 设置容量极限等于容量 * 负载因子
threshold = (int)(capacity * loadFactor);
// 初始化 table 数组
table = new Entry[capacity];
init();
*/
// 然后关于1.8中为啥是将2的整数幂的数赋给threshold？
// threshold这个成员变量是阈值，决定了是否要将散列表再散列。它的值应该是：capacity * load factor才对的。
// 原因：其实这里仅仅是一个初始化，当创建哈希表的时候，它会重新赋值的即第一次的resize()中
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and the default load factor (0.75).
*
* 构建一个带有指定初始化容量和默认加载因子0.75的空的HashMap
*
* @param initialCapacity the initial capacity.
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative.
*/
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
* 构建一个带有指定默认容量16和默认加载因子0.75的空的HashMap
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
/**
* Constructs a new <tt>HashMap</tt> with the same mappings as the
* specified <tt>Map</tt>. The <tt>HashMap</tt> is created with
* default load factor (0.75) and an initial capacity sufficient to
* hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.
*
* 创建一个内容为参数 m 的内容的哈希表
*
* @param m the map whose mappings are to be placed in this map
* @throws NullPointerException if the specified map is null
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
/**
* Implements Map.putAll and Map constructor
*
* @param m the map
* @param evict false when initially constructing this map, else
* true (relayed to method afterNodeInsertion).
* evict当初始化map时为false，否则为true
*/
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
//数组还是空，初始化参数
if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
//数组不为空，超过阈值就扩容
else if (s > threshold)
resize();
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
//先经过 hash() 计算位置，然后复制指定 map 的内容
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
/**
* Returns the number of key-value mappings in this map.
*
* @return the number of key-value mappings in this map
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* Returns <tt>true</tt> if this map contains no key-value mappings.
*
* @return <tt>true</tt> if this map contains no key-value mappings
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* Returns the value to which the specified key is mapped,
* or {@code null} if this map contains no mapping for the key.
*
* <p>More formally, if this map contains a mapping from a key
* {@code k} to a value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :
* key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise
* it returns {@code null}. (There can be at most one such mapping.)
*
* <p>A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i>
* indicate that the map contains no mapping for the key; it's also
* possible that the map explicitly maps the key to {@code null}.
* The {@link #containsKey containsKey} operation may be used to
* distinguish these two cases.
*
* @see #put(Object, Object)
*/
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
// 根据hash(key)计算出位置，再调用getNode找到节点
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
/**
* Implements Map.get and related methods
*
* 实现map的get及其相关方法
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @return the node, or null if none
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// first是桶中的元素，如果只有这一个节点(不是链表)就可以直接返回了
// 或者是链表但是首节点与传来的key一致(同一条链表上的节点主要是key的hash值相同)
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) { // 这里就需要在链表或红黑树了就麻烦点
if (first instanceof TreeNode) // 红黑树
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do { // 链表 遍历找到equal相等的，先使用hash判断排除大部分相比于直接使用eauals判断提高一些效率
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
/**
* Returns <tt>true</tt> if this map contains a mapping for the
* specified key.
* 相当于使用get方法，看是否取得到
* @param key The key whose presence in this map is to be tested
* @return <tt>true</tt> if this map contains a mapping for the specified
* key.
*/
public boolean containsKey(Object key) {
return getNode(hash(key), key) != null;
}
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* Implements Map.put and related methods
* 实现map的put和相关的方法
*
* 将值存入map的实际方法
*
* @param hash hash for key // 存储的位置
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value // 如果为true,则不改变存在的值
* @param evict if false, the table is in creation mode. // 这个之前说过，当为true代表是在用另一个map进行初始化(最后一种构造方法)
* 除了这种情况，其他时候evict都为false
* @return previous value, or null if none 如果之前存在返回之前的值，不存在则返回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;
// 当散列表为空时，调用resize初始化散列表
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 在jdk1.7中有indexFor(int h, int length)方法。jdk1.8里没有，但原理没变。]
// 1.8中用tab[(n - 1) & hash]代替但原理一样。
// “模”运算的消耗还是比较大的所以使用h & (length-1) 其实就是取余
// 这个方法非常巧妙，它通过 h & (table.length -1) 来得到该对象的保存位，而HashMap底层数组的长度总是 2 的 n 次方，这是HashMap在速度上的优化
// 当length总是 2 的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。
// 取模(取余)运算转化成位运算公式:a%(2^n) 等价于 a&(2^n-1),而&操作比%操作具有更高的效率。
// 如果要插入的位置没有元素，新建个节点并放进去即没有发生碰撞时，直接添加元素到散列表中
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else { // 发生了碰撞
Node<K,V> e; K k;
// 如果要插入的元素，桶的key和hash都相等(即与首节点匹配)，记录下来
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果是红黑树结构，则调用树的插入方法
else if (p instanceof TreeNode)
// 放入树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 链表结构，找到了key映射的节点，就记录这个节点，退出循环
// 如果没有找到，在链表尾部插入节点。插入后如果发现临界值大于TREEIFY_THRESHOLD
// ，转为红黑树
// 对链表进行遍历，并统计链表长度
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 到达链表底部
if ((e = p.next) == null) {
// 在尾部插入新节点
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 如果节点数量达到阈值，则转化为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 判断链表中节点的key值与插入的元素的key是否相等
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 判断要插入的键值对是否存在HashMap中
// 新值覆盖旧值，返回旧值
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
// onlyIfAbsent表示是否仅在lodValue为null情况下更新键值对的值
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
/**
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
* 初始化时需要调用，当散列表元素大于阈值threshold时也要调用
*
* @return the table
*/
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
// 这里就代表不是第一次扩容
if (oldCap > 0) {
// 如果旧的容量比最大容量还要大，那不能散列，返回旧的散列表
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 新的阈值是旧的两倍 double threshold 且容量也为旧的两倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 如果旧容量<=0 而旧阈值>0，数组的新容量设置为老数组扩容的阈值
// 这个应该使用的是带参数的构造函数(这个已经将阈值弄为2的次方了(使用tableSizeFor方法)，所以不用担心容量不为2的次方了)
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
// 这里是旧容量<=0 且旧阈值<=0 旧阈值<=0，代表使用的默认不带参数的构造函数
// 第一次初始化散列表的操作到oldTab != null之前
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor; // 这里就是对使用的带参数的构造函数的后续处理
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
// 这里回答了为什么阈值之前不是容量和加载因子的乘积了，在resize初始化table时会重新赋值
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 将旧散列表复制到新散列表中
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) // 是红黑树
// 重新映射时，需要对红黑树进行拆分
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order 链表
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
// 遍历链表，并将链表节点按原顺序进行分组
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);
// 将分组后的链表映射到新桶中
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
/**
* Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless
* table is too small, in which case resizes instead.
* 将链表转为
*
*
*/
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
/**
* Copies all of the mappings from the specified map to this map.
* These mappings will replace any mappings that this map had for
* any of the keys currently in the specified map.
*
* @param m mappings to be stored in this map
* @throws NullPointerException if the specified map is null
*/
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
putMapEntries(m, true);
}
/**
* Removes the mapping for the specified key from this map if present.
* 根据键值删除键值对，如果哈希表中存在该键，那么返回键对应的值，否则返回null
* @param key key whose mapping is to be removed from the map
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
// 同样也是找到先用key算出hash再在removeNode中使用(n - 1) & hash进行其他运算
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
/**
* Implements Map.remove and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to match if matchValue, else ignored 值如果不匹配就忽略
* @param matchValue if true only remove if value is equal 如果值相等是这个为true
* @param movable if false do not move other nodes while removing
* @return the node, or null if none
*/
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
// 桶不为空，映射的hash值也存在
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
// 在桶的首位就找到了对应的元素了，记录下来
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
// 不是在首位，就得去红黑树或者链表中查找了
else if ((e = p.next) != null) {
if (p instanceof TreeNode) // 头节点不匹配，且头节点为TreeNode
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
else { // 头节点不匹配，且头节点为Node
// 遍历链表，一旦匹配，跳出循环
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 找到了对应的节点，并且要么没传value要么value也能匹配，那么就分三种情况去删除了
// 1.链表 2.红黑树 3.在桶的首位
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
// 如果待删除节点是TreeNode,使用红黑树的方法
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
else if (node == p) // 如果待删除节点是头节点，更改桶中的头节点即可
tab[index] = node.next;
// 在链表遍历过程中，p代表node节点的前驱节点
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
// 子类实现
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}
/**
* Removes all of the mappings from this map.
* The map will be empty after this call returns.
*/
public void clear() {
Node<K,V>[] tab;
modCount++;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
size = 0;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
tab[i] = null;
}
}
/**
* Returns <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the
* specified value.
*
* @param value value whose presence in this map is to be tested
* @return <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the
* specified value
*/
public boolean containsValue(Object value) {
Node<K,V>[] tab; V v;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
if ((v = e.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))
return true;
}
}
}
return false;
}
还有处于比较后面的红黑树的一些代码（中间一部分没了解）：
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links
TreeNode<K,V> left;
TreeNode<K,V> right;
TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion
boolean red;
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
/**
* Returns root of tree containing this node.
* 根据当前节点找到根节点
*/
final TreeNode<K,V> root() {
// 遍历，直到parent为null为止
for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) {
if ((p = r.parent) == null)
return r;
r = p;
}
}
/**
* Finds the node starting at root p with the given hash and key.
* The kc argument caches comparableClassFor(key) upon first use
* comparing keys.
*
* 从根节点开始，根据指定的key查找节点
* 至于kc这个参数暂时也没弄清楚是干啥的，后面看到其他地方使用再理解吧，默认使用null即可
*/
final TreeNode<K,V> find(int h, Object k, Class<?> kc) {
TreeNode<K,V> p = this;
do {
int ph, dir; K pk;
TreeNode<K,V> pl = p.left, pr = p.right, q;
// 根据大小判断在此节点还是在此节点的左右枝
if ((ph = p.hash) > h) // 左枝
p = pl;
else if (ph < h) // 右枝
p = pr;
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk))) // 当前节点
return p;
else if (pl == null)
p = pr;
else if (pr == null)
p = pl;
else if ((kc != null ||
(kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
p = (dir < 0) ? pl : pr;
else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
return q;
else
p = pl;
} while (p != null);
return null;
}
/**
* Calls find for root node.
* 从根节点开始查找
* 先判断当前节点的parent是否为null即判断当前节点是否为根节点。
* 如果不为根节点再调用root()方法找到根节点
* 再调用根节点的find方法根据指定的key查找键值对
*/
final TreeNode<K,V> getTreeNode(int h, Object k) {
return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
}
/**
* Splits nodes in a tree bin into lower and upper tree bins,
* or untreeifies if now too small. Called only from resize;
* see above discussion about split bits and indices.
*
* 将红黑树转为链表
*
* @param map the map
* @param tab the table for recording bin heads
* @param index the index of the table being split
* @param bit the bit of hash to split on
*/
final void split(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab, int index, int bit) {
TreeNode<K,V> b = this;
// Relink into lo and hi lists, preserving order
TreeNode<K,V> loHead = null, loTail = null;
TreeNode<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
int lc = 0, hc = 0;
for (TreeNode<K,V> e = b, next; e != null; e = next) {
next = (TreeNode<K,V>)e.next;
e.next = null;
if ((e.hash & bit) == 0) {
if ((e.prev = loTail) == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
++lc;
}
else {
if ((e.prev = hiTail) == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
++hc;
}
}
if (loHead != null) {
if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
tab[index] = loHead.untreeify(map);
else {
tab[index] = loHead;
if (hiHead != null) // (else is already treeified)
loHead.treeify(tab);
}
}
if (hiHead != null) {
if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
else {
tab[index + bit] = hiHead;
if (loHead != null)
hiHead.treeify(tab);
}
}
}
Thanks
参考：
https://blog.csdn.net/qq_19431333/article/details/55505675
https://www.jianshu.com/p/2e2a18d02218
https://blog.csdn.net/u011240877/article/details/53351188?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-1&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-1
https://blog.csdn.net/u011240877/article/details/53358305#hashmap-%E5%9C%A8-jdk-18-%E4%B8%AD%E6%96%B0%E5%A2%9E%E7%9A%84%E6%93%8D%E4%BD%9C-%E7%BA%A2%E9%BB%91%E6%A0%91%E4%B8%AD%E6%9F%A5%E6%89%BE%E5%85%83%E7%B4%A0-gettreenode
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