java HashMap源码分析(JDK8)

　　这两天在复习JAVA的知识点，想更深层次的了解一下JAVA，所以就看了看JAVA的源码，把自己的分析写在这里，也当做是笔记吧，方便记忆。写的不对的地方也请大家多多指教。

　　JDK1.6中HashMap采用的是位桶+链表的方式，即我们常说的散列链表的方式，而JDK1.8中采用的是位桶+链表/红黑树的方式，也是非线程安全的。当某个位桶的链表的长度达到某个阀值的时候，这个链表就将转换成红黑树。

基本的数据结构：

 //链表节点
 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
         final int hash;
         final K key;
         V value;
         Node<K,V> next;
      //省略
 }
 //红黑树节点
 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);
         }
         //省略
 }
 // HashMap的主要属性
 public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
     implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
     // 槽数组，Node<K,V>类型，TreeNode extends LinkedHashMap.Entry<K,V>，所以可以存放TreeNode来实现Tree bins
     transient Node<K,V>[] table;
 
     transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
 
     transient int size;
     // 去掉了volatile的修饰符
     transient int modCount;
 
     int threshold;
 
     final float loadFactor;
 
     ...
 
 }
 　　

//计算key的hash

static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
 }

get(key) 函数

 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;
             //hash & length-1 定位数组下标
             if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
                 (first = tab[(n - 1) & hash]) != null)
             {
                 if (first.hash == hash && // always check first node
                     ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                     return first;
                 if ((e = first.next) != null) {
                     /*第一个节点是TreeNode,则采用位桶+红黑树结构，
                      * 调用TreeNode.getTreeNode(hash,key),
                      *遍历红黑树，得到节点的value
                      */
                     if (first instanceof TreeNode)
                         return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                     do {
                         if (e.hash == hash &&
                             ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                             return e;
                        } while ((e = e.next) != null);
                 }
             }
             return null;
         }
      final TreeNode<K,V> getTreeNode(int h, Object k) {
              //找到红黑树的根节点并遍历红黑树
          return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
      }
      /*
       *通过hash值的比较，递归的去遍历红黑树，这里要提的是compareableClassFor(Class k)这个函数的作用，在某些时候
       *如果红黑树节点的元素are of the same "class C implements Comparable<C>" type
       *利用他们的compareTo()方法来比较大小，这里需要通过反射机制来check他们到底是不是属于同一个类,是不是具有可比较性.
       */
      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;
              if ((ph = p.hash) > h)
                  p = pl;
              else if (ph < h)
                  p = pr;
              else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
                  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;
      }      

put(K key,V value)函数

 //put(K key,V value)函数
     public V put(K key, V value) {
             return putVal(hash(key), key, value, false, true);
         }
 
     final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
             boolean evict) {
          Node<K,V>[] tab;
          Node<K,V> p;
          int n, i;
          //如果table为空或者长度为0，则resize()
          if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
              n = (tab = resize()).length;
          //找到key值对应的槽并且是第一个，直接加入
          if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
              tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
          else {
                  Node<K,V> e;
                  K k;
                  //第一个node的hash值即为要加入元素的hash
                  if (p.hash == hash &&
                      ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
                       e = p;
                  }else if (p instanceof TreeNode)//第一个节点是TreeNode，即tree-bin
                     /*Tree version of putVal.
                      *final TreeNode<K,V> putTreeVal(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab,int h, K k, V v)
                      */
                      e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                      else {
                          //不是TreeNode,即为链表,遍历链表
                          for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                              /*到达链表的尾端也没有找到key值相同的节点，
                               *则生成一个新的Node,并且判断链表的节点个数是不是到达转换成红黑树的上界
                               *达到，则转换成红黑树
                               */
                              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);
                      //返回旧的value值
                      return oldValue;
                  }
          }
          ++modCount;
          if (++size > threshold)
              resize();
          afterNodeInsertion(evict);
          return null;
 }