jdk1.8 HashMap 實現 數組+鏈表/紅黑樹

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1、前言

　　在分析jdk1.8後的HashMap源碼時，發現網上好多分析都是基於以前的jdk，而Java8的HashMap對以前作了較大的優化，其中最重要的一個優化就是桶中的元素再也不惟一按照鏈表組合，也可使用紅黑樹進行存儲，總之，目標只有一個，那就是在安全和功能性完備的狀況下讓其速度更快，提高性能。好~下面就開始分析源碼。

2、HashMap數據結構

　　

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

　　說明：上圖很形象的展現了HashMap的數據結構（數組+鏈表+紅黑樹），桶中的結構多是鏈表，也多是紅黑樹，紅黑樹的引入是爲了提升效率。因此可見，在分析源碼的時候咱們不知不覺就溫習了數據結構的知識點，一箭雙鵰。

3、HashMap源碼分析

　　3.1 類的繼承關係　

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

　　能夠看到HashMap繼承自父類（AbstractMap），實現了Map、Cloneable、Serializable接口。其中，Map接口定義了一組通用的操做；Cloneable接口則表示能夠進行拷貝，在HashMap中，實現的是淺層次拷貝，即對拷貝對象的改變會影響被拷貝的對象；Serializable接口表示HashMap實現了序列化，便可以將HashMap對象保存至本地，以後能夠恢復狀態。

　　3.2 類的屬性　

 

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　　說明：類的數據成員很重要，以上也解釋得很詳細了，其中有一個參數MIN_TREEIFY_CAPACITY，筆者暫時還不是太清楚，有讀者知道的話歡迎指導。

　　3.3 類的構造函數

　　1. HashMap(int, float)型構造函數

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　　說明：tableSizeFor(initialCapacity)返回大於initialCapacity的最小的二次冪數值。

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　　說明：>>> 操做符表示無符號右移，高位取0。

　　2. HashMap(int)型構造函數。

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　　3. HashMap()型構造函數。

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　　4. HashMap(Map<? extends K>)型構造函數。

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　　說明：putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict)函數將m的全部元素存入本HashMap實例中。　

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　　3.4 重要函數分析

　　1. putVal函數　　

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　　說明：HashMap並無直接提供putVal接口給用戶調用，而是提供的put函數，而put函數就是經過putVal來插入元素的。

　　2. getNode函數

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　　說明：HashMap並無直接提供getNode接口給用戶調用，而是提供的get函數，而get函數就是經過getNode來取得元素的。

　　3. resize函數　　

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　　說明：進行擴容，會伴隨着一次從新hash分配，而且會遍歷hash表中全部的元素，是很是耗時的。在編寫程序中，要儘可能避免resize。

　　在resize前和resize後的元素佈局以下

　　說明：上圖只是針對了數組下標爲2的桶中的各個元素在擴容後的分配佈局，其餘各個桶中的元素佈局能夠以此類推。

4、針對HashMap的思考

　　4.1. 關於擴容的思考

　　從putVal源代碼中咱們能夠知道，當插入一個元素的時候size就加1，若size大於threshold的時候，就會進行擴容。假設咱們的capacity大小爲32，loadFator爲0.75,則threshold爲24 = 32 * 0.75，此時，插入了25個元素，而且插入的這25個元素都在同一個桶中，桶中的數據結構爲紅黑樹，則還有31個桶是空的，也會進行擴容處理，其實，此時，還有31個桶是空的，好像彷佛不須要進行擴容處理，可是是須要擴容處理的，由於此時咱們的capacity大小可能不適當。咱們前面知道，擴容處理會遍歷全部的元素，時間複雜度很高；前面咱們還知道，通過一次擴容處理後，元素會更加均勻的分佈在各個桶中，會提高訪問效率。因此，說盡可能避免進行擴容處理，也就意味着，遍歷元素所帶來的壞處大於元素在桶中均勻分佈所帶來的好處。若是有讀者有不一樣意見，也歡迎討論~