HashMap扩容机制

1、今天学了什么

（1）HashMap resize()方法

final Node<K,V>[] resize() {

? ? ? ? Node<K,V>[] oldTab = table;

? ? ? ? //获取了原容量，如果哈希表为null则返回0，否则返回原长度

? ? ? ? int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;

? ? ? ? //获取原来的扩容阈值

? ? ? ? int oldThr = threshold;

? ? ? ? //定义两个变量保存新的容量和阈值

? ? ? ? int newCap, newThr = 0;

? ? ? ? //如果原容量长度大于0

? ? ? ? if (oldCap > 0) {

? ? ? ? ? ? //如果原容量大于最大容量，直接返回原哈希表，不在扩容

? ? ? ? ? ? if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {

? ? ? ? ? ? ? ? //扩容阈值设置为Integer的最大值

? ? ? ? ? ? ? ? threshold = Integer.MAX_VALUE;

? ? ? ? ? ? ? ? return oldTab;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? //将原容量扩大两倍

? ? ? ? ? ? //如果新容量小于最大容量，并且原容量大于等于默认容量

? ? ? ? ? ? //将扩容的阈值扩大两倍

? ? ? ? ? ? else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)

? ? ? ? ? ? ? ? newThr = oldThr << 1; // double threshold

? ? ? ? }

? ? ? ? else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold

? ? ? ? ? ? newCap = oldThr;

? ? ? ? else { ? ? ? ? ? ? ? // zero initial threshold signifies using defaults

? ? ? ? ? ? //使用HashMap无参构造创建对象后，第一次扩容，会执行到此处

? ? ? ? ? ? //容量赋值为初始容量

? ? ? ? ? ? newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;

? ? ? ? ? ? //计算扩容阈值

? ? ? ? ? ? newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);

? ? ? ? }

? ? ? ? //调用HashMap有参构造指定了容量和负载因子后第一次扩容时会执行到次数

? ? ? ? if (newThr == 0) {

? ? ? ? ? ? //指定了容量和负载因子后，计算扩容原值

? ? ? ? ? ? float ft = (float)newCap * loadFactor;

? ? ? ? ? ? newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);

? ? ? ? }

? ? ? ? threshold = newThr;

? ? ? ? @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})

? ? ? ? Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];

? ? ? ? table = newTab;

? ? ? ? //如果原hash表不为null

? ? ? ? if (oldTab != null) {

? ? ? ? ? ? //遍历hash表

? ? ? ? ? ? for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {

? ? ? ? ? ? ? ? Node<K,V> e;

? ? ? ? ? ? ? ? //如果某个位置上有元素

? ? ? ? ? ? ? ? if ((e = oldTab[j]) != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? oldTab[j] = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //如果这个位置上只是一个Node,没有链表

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (e.next == null)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //计算在新哈希表中的位置

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //如果该位置处是树

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else if (e instanceof TreeNode)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else { // preserve order

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //如果不是树，则复制该出的链表

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Node<K,V> loHead = null, loTail = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Node<K,V> next;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? do {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? next = e.next;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if ((e.hash & oldCap) == 0) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (loTail == null)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? loHead = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? loTail.next = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? loTail = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (hiTail == null)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? hiHead = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? hiTail.next = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? hiTail = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } while ((e = next) != null);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (loTail != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? loTail.next = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? newTab[j] = loHead;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (hiTail != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? hiTail.next = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? newTab[j + oldCap] = hiHead;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? ? ? return newTab;

}

/**

源码分析 */ public class MapDemo2 {

public static void main(String[] args) {

Map<Student,String> map = new HashMap<>();
?
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
Student s3 = new Student();
Student s4 = new Student();
Student s5 = new Student();
Student s6 = new Student();
Student s7 = new Student();
Student s8 = new Student();
Student s9 = new Student();
Student s10 = new Student();
Student s11 = new Student();
map.put(s1,"胡卫东");
map.put(s2,"巩晓彬");
map.put(s3,"张卫平");
map.put(s4,"宋小波");
map.put(s5,"宋军");
map.put(s6,"姚明");
map.put(s7,"王治郅");//key为s7时 bincount为6 size为7
map.put(s8,"易建联");//key为s8时 数组长度为16
map.put(s9,"朱芳雨");//key为s9时 进入方法binTree 第一次扩容 16->32
map.put(s10,"杜锋");//key为s10时 第二次扩容 32-64
map.put(s11,"李楠");//该节点添加成功后，转换为红黑树
System.out.println(map.get(s10));

} }

（2）HashMap get(Object key)方法

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;

? ? ? ? //判断哈希表不为null,并且长度大于0，并且计算出索引处不为null

? ? ? ? if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&

? ? ? ? ? ? (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {

? ? ? ? ? ? //如果传入的key和计算出位置处的节点hash相等，并且key相等

? ? ? ? ? ? if (first.hash == hash && // always check first node

? ? ? ? ? ? ? ? ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

? ? ? ? ? ? ? ? return first;

? ? ? ? ? ? //代码执行到这里，说明传入的key和该位置上的节点key，hash相等，但是key不相等

? ? ? ? ? ? if ((e = first.next) != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? //判断该节点后面是否有元素

? ? ? ? ? ? ? ? if (first instanceof TreeNode)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //如果该位置处是红黑树，则从树种查找

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);

? ? ? ? ? ? ? ? //如果代码执行到此处，说明该位置处是链表

? ? ? ? ? ? ? ? do {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //如果链表中某个节点的hash和传入的key的相等，并且key也相等，则返回该节点的值

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (e.hash == hash &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return e;

? ? ? ? ? ? ? ? } while ((e = e.next) != null);

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? ? ? return null;

}

（3）HashMap remove(Object key)方法

public V remove(Object key) {

Node<K,V> e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ? null : e.value;

}

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,boolean matchValue, boolean movable) {

? ? ? ? Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;

? ? ? ? //如果hash表不为null，且长度大于0，并且该位置上有元素，如果没有元素则返回null

? ? ? ? if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&

? ? ? ? ? ? (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {

? ? ? ? ? ? Node<K,V> node = null, e; K k; V v;

? ? ? ? ? ? //如果hash相等， 并且key相等，则获取该节点

? ? ? ? ? ? if (p.hash == hash &&

? ? ? ? ? ? ? ? ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

? ? ? ? ? ? ? ? node = p;

? ? ? ? ? ? //代码执行到这里，说明key的hash相等，但是key不相等

? ? ? ? ? ? else if ((e = p.next) != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? //判断该结点是否有后置节点（其实就是判断这个位置上是树链表）

? ? ? ? ? ? ? ? //如果是树

? ? ? ? ? ? ? ? if (p instanceof TreeNode)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //从树中获取该节点

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);

? ? ? ? ? ? ? ? else {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //遍历链表

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? do {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //如果链表中某个节点和传入的key hash相等且key也相等，则从链表中移除

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (e.hash == hash &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ((k = e.key) == key ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(key != null && key.equals(k)))) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? node = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? p = e;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } while ((e = e.next) != null);

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? //如果上述的节点不为null

? ? ? ? ? ? if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(value != null && value.equals(v)))) {

? ? ? ? ? ? ? ? if (node instanceof TreeNode)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);

? ? ? ? ? ? ? ? else if (node == p)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? tab[index] = node.next;

? ? ? ? ? ? ? ? else

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? p.next = node.next;

? ? ? ? ? ? ? ? ++modCount;

? ? ? ? ? ? ? ? --size;

? ? ? ? ? ? ? ? afterNodeRemoval(node);

? ? ? ? ? ? ? ? return node;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? ? ? return null;

}

（4）HashMap和Hashtable的区别：

Hashtable 是一个线程安全的 Map接口实现，但 HashMap 是线程不安全的实现，所以 HashMap 比
Hashtable 的性能高一点;但如果有多个线程访问同一个 Map 对象时，使用 Hashtable 实现类会更好。
Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value，如果试图把 null 值放进 Hashtable 中，将会引发
NullPointerException 异常; 但 HashMap 可以使用 null 作为 key 或 value。
HashMap数组初始长度为16，扩容后长度是原长度的2倍，Hashtable初始长度为11，扩容后的长度是原长度的2n+1

public class MapDemo3 { public static void main(String[] args) { Map<String,String> map = new HashMap<>();

 ?  map.put(null,null);
 ?  map.put(null,"111");
 ?  map.put("1",null);
 ?  map.put("2",null);
 ?  System.out.println(map.get("2"));

// hashTable不允许使用 null 作为 key 和 value // Map<String,String> hashTable = new Hashtable<>(); // hashTable.put("111",null);

}

}

（5）LinkedHashMap

HashMap也有一个LinkedHashMap子类;
LinkedHashMap 也使用双向链表来维护 key-value 对的次序（其实只需要考虑 key 的次序），该链表负责维护 Map 的迭代顺序，迭代顺序与 key-value 对的插入顺序保持一致。

（6）使用Properties读写文件

Properties 类是 Hashtable 类的子类，该对象在处理属性文件时特别方便（Windows 操作平台上的 ini 文件就是一种属性文件）。
Properties 类可以把 Map 对象和属性文件关联起来，从而可以把Map 对象中的 key-value 对写入属性文件中，也可以把属性文件中的"属性名=属性值"加载到 Map 对象中。
由于属性文件里的属性名、属性值只能是字符串类型，所以 Properties 里的 key、 value 都是字符串类型。该类提供了如下三个方法来修改 Properties 里的 key、value 值。