JAVASE进阶：源码精读——HashMap源码详细解析

‍作者简介：一位大四、研0学生，正在努力准备大四暑假的实习
上期文章：JAVASE进阶：Collection高级（3）——HashSet、LinkedHashSet底层原理
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在看HashSet底层源码的时候是可以发现其底层是用的HashMap，因此有必要把HashMap的源码仔细读一读，源码之所以难读，就是因为里面的很多写法都还是太高级了，比如数组中索引中同时进行了赋值、位运算等，还是需要有一定的耐心读下去。

基本原理

之前学习HashSet的时候有分析过运行的原理，如下所示：

1、创建一个默认长度为16、默认加载因子为0.75的数组，数组名为table
2、根据元素的哈希值与数组的长度计算出应存入的位置（index = (数组长度 - 1) & 哈希值）
3、判断当前位置是否为null，是则直接存入
4、若当前位置不为null，表示有元素，则调用equals方法比较属性值
5、equals方法判断是一样的，就不存储，如果不一样，就存入这个位置，形成链表

注意：

加载因子决定了哈希表的扩容时机，当存储了16*0.75=12个位置后将会进行2倍扩容
JDK8以后，形成链表的方式是直接将新元素挂在老元素下面
当数组长度 ≥ 64，且当前位置的链表长度 > 8时，当前的链表就会自动转换成红黑树，从而提高效率

而HashMap的Key做的过程和上面也是一样的，元素之间的比较就是key进行的，因此可以对照上面的原理去分析源码。

源码基本属性、方法解析

HashMap基本结构

1、Ctrl+N进入HashMap的底层源码,Ctrl+F12找到Node，可以看到结点实现了Map的键值对接口，并封装了一些操作HashMap的方法，重点可以看出它具有的属性：

1、哈希值：计算存入位置
2、key
3、value
4、next：下一个结点的地址值，用于当哈希表中位置有多个元素时要形成的链表连接

2、Ctrl+F12找到TreeNode，这是一个红黑树，其重点组成：

1、parent：父结点
2、left：左孩子
3、right：右孩子
4、red：布尔类型，表示结点是否为红色

HashMap成员变量

1、哈希表的名称为table：

2、默认初始容量为16，加载因子为0.75：

3、Ctrl+F12查看HashMap的构造函数，发现只赋值了加载因子，并没有新建数组，所以有些面经中new HashMap<>()会创建一个长度为16的哈希表并不正确：

4、创建长度为16的哈希表是在执行第一次put操作时进行的，可以进行源码验证：
（1）Ctrl+F12查看put方法，其调用了putVal函数，不难看出，默认底层onlyIfAbsent=false表示当有元素重复的时候，默认不会保持唯一性，即默认会进行覆盖：

（2）其调用的putVal函数如下，这个函数处理的情况还是很多的，一次性读完很有难度，这里先简单看，可以看出当table为空或者数组的长度为0，就会调用resize()方法：

（3）跟踪resize()方法，它会设置newCap = 16，newThr = 12(16 * 0.75)，因为这边的处理都是局部变量，所以后面newThr会赋值给成员变量threshold，以后每次执行resize的时候都会将这个成员变量取过来做处理，可以理解成哈希表要做扩容时候的阈值：

添加的位置为null

Ctrl+Alt+←返回putVal函数，查看这部分语句，并做个拆分解析：

这部分语句可以拆解成：

i = (n - 1) & hash;//根据哈希值求出元素要放的位置index
p = tab[i];//获取数组中这个位置的数据，并赋值给p
if(p == null){
	//数组中这个位置为空，则直接开辟新结点
	tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
}

newNode底层其实就是根据传入的参数创建出一个键值对，并且这是一个非树结点，也就是做链表操作用的：

后面的else是不会走的，然后就会执行下方语句，存入元素后如果长度已经超过了阈值12，也就是说达到了扩容时机，那么就需要执行resize去扩容，最终返回null表示没有任何元素发生覆盖：

添加的位置不为null，且键不重复

如果添加元素的时候，当前的位置不为null，就会执行else语句，else里面的这一段的源代码我直接贴过来，其主要分为2种情况：键不重复与键重复，在后续分情况进行讨论：

		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) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }

键不重复

执行的代码片段如下，这一部分也拆分讲解一下比较好：

1、存入位置相同，且键不重复，显然第一个if不会执行，后面的else if和else里面就都是键不重复的情况了，继续往下分析。
2、else if先判断哈希表中这个位置的数据结构是不是红黑树，是的话就添加一个红黑树结点e
3、else里面说明哈希表中这个位置的数据结构不是红黑树，是一个链表，所以添加一个链表结点e，新增的规则是将新键直接挂在旧键下面，并且如果这个链表的长度超过了指定值（8），就会执行treeifyBin方法，treeifyBin会继续判断整个哈希表数组的长度是否大于等于64，是的话就把这个位置中的链表转化为红黑树。

键不会重复，所以后面的执行就是同前面了。

键重复

键重复，就会默认执行覆盖操作，并且返回被覆盖掉的老元素的value值，而通过源码我们可以看到的覆盖，其实不是把整个键值对进行覆盖，仅仅是将新元素对应的value值覆盖了老元素对应的value值：