HashMap LinkedHashMap源码分析

最近再看集合包源码 必须要记下来 要么就白看了。 有点忧虑，最后还是按照 Map和Collection 划分了。

Map 接口的具体定义 直接去看源码哈，只把重要的记下。  Entry<K,V> 这个接口就是 Map中存放的核心数据 ，对于不同的子类有不同的实现。

下面来围观一下 AbstractMap<K,V> 直接实现了 Map<K,V>接口 其中大部分方法都是通过得到Entry<K,V>的迭代器来实现的。 它定义了两个数据结构

transient volatile Set<K>transient volatile Collection<V>

通过entrySe（）t 获得迭代器 ，entrySet（）被定义为抽象方法 。

    public V get(Object key) {Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();if (key==null) {    while (i.hasNext()) {Entry<K,V> e = i.next();if (e.getKey()==null)    return e.getValue();    }} else {    while (i.hasNext()) {Entry<K,V> e = i.next();if (key.equals(e.getKey()))    return e.getValue();    }}return null;    }

 

 

 

HashSet

 

看一下HashSet  数据结构

    private transient HashMap<E,Object> map;

       private static final Object PRESENT = new Object();

 

Object域被 PRESENT 填充， 实现上没什么特别就不多说了

上面这个例子是get 方法的实现  。

   public V put(K key, V value) {throw new UnsupportedOperationException();    }

put 方法 抛出 异常 这个是可以理解的，因为在AbstractMap中我们并没有定义存储结构，所以我们只能根据entrySet的迭代器来处理

这是 keySet的实现

    public Set<K> keySet() {if (keySet == null) {    keySet = new AbstractSet<K>() {public Iterator<K> iterator() {    return new Iterator<K>() {private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();public boolean hasNext() {    return i.hasNext();}public K next() {    return i.next().getKey();}public void remove() {    i.remove();}                    };}public int size() {    return AbstractMap.this.size();}public boolean contains(Object k) {    return AbstractMap.this.containsKey(k);}    };}return keySet;    }

这个实现使用了双重匿名内部类。 写得很不错哦 ， Collection<V> 也是同样的实现方式。

另外这个类用到了大量的 模版方法模式

public abstract Set<Entry<K,V>> entrySet();  在子类中分别实现。

下面来看 HashMap

    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

看看它的属性

    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;    /**     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified     * by either of the constructors with arguments.     * MUST be a power of two <= 1<<30.     */    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;    /**     * The load factor used when none specified in constructor.     */    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;    /**     * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.     */    transient Entry[] table;

    transient int size;    /**     * The next size value at which to resize (capacity * load factor).     * @serial     */    int threshold;  

   final float loadFactor; 

    transient volatile int modCount;

主要 看下  Entry[ ] table 这个是最主要的 ， threshold 通过注释可以看出来 下次需要扩容的大小 ， modCount 是用来标识 迭代器是否过期的。

transient 关键字保证被它修饰的属性是不可以 序列化的。 volitile 则保证了该属性具有”视图完整性“，也就是当多个cpu 同时使用该变量时保证每次更改或者获取都从内存中，而不是CPU的缓存中。

看一下 Entry<K,V>的数据结构

        final K key;        V value;        Entry<K,V> next;        final int hash;

这是可以看出 Entry<K,V>维护了一个链表，当经过计算后落入同一个桶中的时候，将Entry放入链表尾部。

这样整个 HashMap   的核心数据结构我们就清楚了 ，下面看一些具体的实现，注意 默认的容量是16 加载因子是0.75。

下面看看它的构造器，来看最典型的

    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);        // Find a power of 2 >= initialCapacity        int capacity = 1;        while (capacity < initialCapacity)            capacity <<= 1;        this.loadFactor = loadFactor;        threshold = (int)(capacity * loadFactor);        table = new Entry[capacity];        init();    }

注意下抛出的异常类型哈， 注意上面初始容量如何确定的

    static int hash(int h) {        // This function ensures that hashCodes that differ only by        // constant multiples at each bit position have a bounded        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);    }

这个是具体的散列函数

    static int indexFor(int h, int length) {        return h & (length-1);    }

这个函数返具体在table 中的下标

需要注意的是 HashMap 是可以存放 key==null的元素的，key==null的元素被放在数组下表为0处。

    public V get(Object key) {        if (key == null)            return getForNullKey();        int hash = hash(key.hashCode());        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.equals(k)))                return e.value;        }        return null;    }

无论是插入查找还是删除，总是先查看 key==null的情况

    public V put(K key, V value) {        if (key == null)            return putForNullKey(value);        int hash = hash(key.hashCode());        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;    }

上面 put 方法的实现 通过第四句 我们通过 hash（int h）方法将 key的hashcode 再hash 一次然后通过indexFor(hash, table.length);找到在数组中的位置，放于链表后

另外注意  我们首先查看是否已经存在key相同的元素，如存在我们就把他重新赋值，如果没有我们则在末端插入。   

注意 modCount++一句，以后会做解释。

另外注意 hash值也会保存在实体中。 而且我们比较两元素是否相等的时候，先比较他们的hash值。这也算得上是一个优化吧。

    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);        table = newTable;        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);    }

上面是resize 方法 每次resize后我们重新将元素分桶。

那么哪些方法会引起 resize 呢？

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {Entry<K,V> e = table[bucketIndex];        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);        if (size++ >= threshold)            resize(2 * table.length);    }

当然是addEntry 方法啦 会引起2被扩容，当然还有putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) 方法

    public boolean equals(Object o) {if (o == this)    return true;if (!(o instanceof Map))    return false;Map<K,V> m = (Map<K,V>) o;if (m.size() != size())    return false;        try {            Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();            while (i.hasNext()) {                Entry<K,V> e = i.next();K key = e.getKey();                V value = e.getValue();                if (value == null) {                    if (!(m.get(key)==null && m.containsKey(key)))                        return false;                } else {                    if (!value.equals(m.get(key)))                        return false;                }            }        } catch (ClassCastException unused) {            return false;        } catch (NullPointerException unused) {            return false;        }return true;    }

equals实现的很好哈。《effective java》里面就推荐这么写 要借鉴。

    public int hashCode() {int h = 0;Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();while (i.hasNext())    h += i.next().hashCode();return h;    }

hashCode 方法是这样实现的

下面看下 怎样会让 迭代器快速失效

    private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {        Entry<K,V> next;// next entry to return        int expectedModCount;// For fast-fail        int index;// current slot        Entry<K,V> current;// current entry        HashIterator() {            expectedModCount = modCount;            if (size > 0) { // advance to first entry                Entry[] t = table;                while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)                    ;            }        }        public final boolean hasNext() {            return next != null;        }        final Entry<K,V> nextEntry() {            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();            Entry<K,V> e = next;            if (e == null)                throw new NoSuchElementException();            if ((next = e.next) == null) {                Entry[] t = table;                while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)                    ;            }    current = e;            return e;        }        public void remove() {            if (current == null)                throw new IllegalStateException();            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();            Object k = current.key;            current = null;            HashMap.this.removeEntryForKey(k);            expectedModCount = modCount;        }    }

这就是我们迭代器的实现， 注意每次调用方法的时候都需要比较modCount 来查看迭代器是否过期 ，如果过期了会抛出ConcurrentModificationException 这个异常

那么哪些方法会引起迭代器过期呢？ 当然是增加 或者 删除元素啦。

所以对于HashMap这种线程 不安全的容器来说我们要注意它的使用。

HashMap 大概就是这样了。

 

 

 

再看一下LinkedHashMap

    private transient Entry<K,V> header;    private final boolean accessOrder;

第二个是 用于确定是否按 LRU 顺序保存

 

    void init() {        header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);        header.before = header.after = header;    }

这个初始化很简单

 

Entry<K,V> 除了继承了父类的属性 新添加了  Entry<K,V> before, after;

看了这个数据结构大家就明白了。

 

这个优化在顺序遍历，保存了元素的插入顺序 ，可用于顺序遍历，其他与HashMap 相似，至于 Lru 只是提供了一个接口 并没有实现。