HashMap 1.7

1、关键属性与内部类

1.1属性

　　使用拉链法解决hash冲突的hash表，hash表里存了多少个元素、数组有多长以及当什么情况下需要扩容是重要的参数。

transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
transient int size;
int threshold;
final float loadFactor;

• table，用来实现拉链法的数组
• size，该数组里一共有多少个节点包括拉链法链表里的节点
• threshold，临界值，当size大于threhold的时候HashMap会扩容。threshold=Capacity*loadFactory
• loadFactory，负载因子，用来衡量HashMap的满的程度
• Capacity，数组的长度

1.2内部类

 static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        int hash;

　　存储的值、指向下一个node的指针、hash值。HashMap拉链法使用的是单链表。

2、构造器

2.1 无参构造器

　　一般的集合类都会提供一个无参的构造器，无参构造器使用默认的参数传入有参构造器。

    public HashMap() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

2.2 有参构造器

• initialCapacity。用于初始化threshold

• loadFactory。初始化loadFactory

　　有参构造器在两个地方有点违反我的理解：

• 我知道HashMap内部维护一个数组，但是HashMap的构造器并没有新建该数组
• 数组的长度用Capacity变量存储，该构造器有一个initialCapacity的参数，但这个参数没有赋值给Capacity而是threshold。init方法里也没有执行新建数组的操作。结合之前阅读源码的经验：数组的初始化一定发生在第一次put的时候。

    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        this.loadFactor = loadFactor;
        threshold = initialCapacity;
        init();
    }

4、put　　

　　果然table的初始化在put里，这可以可以理解成HashMap的懒加载机制，只有用户在Put一个值的时候说明HashMap才真正被使用，也只有在这个时候才需要初始化数组。

　　整个put方法可以分为三个部分

• 检查是否是第一次使用HashMap，如果是就初始化table
• 如果传入的KV中的K是Null放到一个固定的地方
• 找到K的Index并对可能出现的哈希冲突使用拉链发解决
• 如果到了扩容条件就扩容

 public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

4.1　第一次扩容

　　在Put方法的开始检查table是否为EMPTY_TABLE。EMPTY_TABLE是static修饰的数组，在HashMap类被加载的时候一同加载。当新建一个HashMap对象且没有使用的时候，table指向EMPTY_TABLE。所以检查table是否指向EMPTY_TABLE数组就是检查HashMap是否已经初始化过，如果没有就需要初始化。

    /**
     * An empty table instance to share when the table is not inflated.
     */
    static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};

    /**
     * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
     */
    transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

　　新建数组传入的参数是threshold，但最终table的大小并不是threshold。在inflaatTable中：首先计算出比threshold大的最小的2的幂次作为Capacity，其次根据Capacity和loadFactory计算出threshold替换原有的threshold。

这是一个很别扭的过程：threshold--->Capacity-->threshold。也就是说传入的threshold并不是最终的threshold。　

    private void inflateTable(int toSize) {
        // Find a power of 2 >= toSize
        int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);

        threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
        table = new Entry[capacity];
        initHashSeedAsNeeded(capacity);
    }

4.2 如果key为Null

　　HashMap支持放入key为null的节点，key为Null的节点会同一放到table[0]的位置，即在table[0]的位置形成一条链。

4.3 解决可能哈希冲突

　　在key不等于null的情况下，首先计算出key的哈希值，然后根据key的哈希值计算出key在table里的位置i。接下来就是解决在位置i处可能存在的哈希冲突了，遍历table[i]处的链表，如果在该链表上找到一个节点的key和待插入的节点的key相同，用新的value替换掉旧的value并返回旧的value。如果没有找到就执行addEntry方法。

4.4 插！

　　当走到addEntry方法的时候有两种可能：1、table[i]是一个空的链表，即for循环一次没有执行 2、table[i]的链表里没有找到和key重复的节点 ，总而言之需要在table[i]处插入一个节点。在插入节点之前首先要检查是否需要resize一次，然后才执行createEntry插入节点。

 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
　　　　//检查是否需要扩容
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
　　　　//插入节点
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

　　典型的头插法插入链表，插入链表之后size++

    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }

5、resize

 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }

        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

　　当两个条件同时达到时才可以扩容：

• size>threshold
• table[i]处有节点

　　总结起来就是容量不太够的情况下又发生了哈希冲突，所以此时需要扩容,扩容的大小是原来旧数组大小的两倍。

 void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    }

　　扩容是新建数组再把旧数组拷贝过去，关键是这个拷贝的过程需要重新计算哈希transfer，其实就是执行了一次插入过程，也是头插法。

 void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
        int newCapacity = newTable.length;
        for (Entry<K,V> e : table) {
            while(null != e) {
                Entry<K,V> next = e.next;
                if (rehash) {
                    e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
                }
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            }
        }
    }

4、get

　　和put方法相比get方法平平无奇，当key不为Null的时候计算出key的索引，然后遍历该索引上的链表直至找到需要的值

    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }