注意,本系列文章都是基于 jdk 1.8
这是 hashmap 源码系列文章的第二篇,前面我们主要讲解了 hashmap 中 hash 算法的实现,本文则是带大家了解元素 get, put 的相关实现,这样一来 hashmap 的大体框架就描绘完毕了。
内容主要涉及:
还记得前面我们提到 hashmap 是类似于『懒加载』的机制进行初始化,而触发初始化的操作正是在第一次往 hashmap 中 put 元素。
简单测试一下,通过反射获取 hashmap 底层的数组对象 table。
public static void main(String[] args) throws Exception { HashMap<String, String> hashMap = new HashMap(10); Field tableField = HashMap.class.getDeclaredField("table"); tableField.setAccessible(true); Object table = tableField.get(hashMap); System.out.println("put 操作前 table 对象:" + table); hashMap.put("1", "a"); table = tableField.get(hashMap); System.out.println("put 操作后 table 对象:" + table); } 复制代码
运行结果:
put 操作前 table 对象:null put 操作前 table 对象:[Ljava.util.HashMap$Node;@610455d6 Process finished with exit code 0 复制代码
下面我们就来了解 hashmap 中关于 put 操作的实现原理。
看到 put 方法,将键值传入之后,最终调用的是 putVal() 这个方法
public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); } 复制代码
先来看到 putVal() 的参数列表:
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) 复制代码
开始讲解方法主体,由于方法比较复杂,我们拆分开来讲。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; // 判断数组是否为空,如果是则进行初始化,resize方法中包含了数组初始化操作 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; // key 通过 hash 映射到的数组位置如果为空,则直接将当前键值加入该索引位置 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { //如果 key 映射到的数组位置上已经存在元素 } // 后续代码暂时省略 } 复制代码
如果 key 映射到的数组位置上已经存在元素,接着往下:
Node<K,V> e; K k; // 比较该位置存在的键是否与当前 key 相等 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) // 如果是则将其存储到 e 变量 e = p; // 不相等则需要遍历哈希桶元素了,判断当前哈希桶是否被转成了红黑树 else if (p instanceof TreeNode) // 如果是则以红黑树节点的形式加入键值 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { // 哈希桶没被转成红黑树,则以链表的形式遍历元素 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { // 在链表尾部加入键值 p.next = newNode(hash, key, value, null); // 判断是否达到树化的阈值 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st // 如果是则进行 链表 -> 红黑树的转化 treeifyBin(tab, hash); break; } // 在遍历链表的过程中,发现 key 已经存在,则停止遍历 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } // key 已经存在 if (e != null) { V oldValue = e.value; // 如果 onlyIfAbsent 设置为 false,或者原值为 null 的情况则覆盖原值 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; // linkedhashmap 的扩展 afterNodeAccess(e); // 返回覆盖前的原值,结束 put 操作 return oldValue; } // 新增元素的情况,modCount++,如果是覆盖原值,hashmap 认为不是结构上的改变 ++modCount; // 判断是否达到了扩容的阈值 if (++size > threshold) resize(); // linkedhashmap 的扩展 afterNodeInsertion(evict); // 由于是添加元素,则原值为 null return null; 复制代码
到此 put 操作就结束了,流程可以概括为:
流程图如下(引用大神的流程图):
接下来看到 get() 方法,最终调用 getNode() 获取元素。
public V get(Object key) { Node<K,V> e; return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; } final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k; // 判断哈希桶数组是否为空 // 如果数组不为空,则判断映射到的索引位置元素是否为空 if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) // 桶中第一个元素为目标查找元素,则直接返回 return first; // 遍历桶元素 if ((e = first.next) != null) { if (first instanceof TreeNode) // 以红黑树的形式遍历节点 return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key); do { // 以链表的形式遍历节点 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } while ((e = e.next) != null); } } return null; } 复制代码
get() 方法相对没有那么复杂,步骤如下: