一文带你解读所有HashMap的面试题

//默认初始容量——必须是2的幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

//当没有构造函数中指定使用的负载系数
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

//扩容的阈值，等于 CAPACITY * LOAD_FACTOR
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

//降容的阈值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

//扩容的另外一个参数
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

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;
        //在这里先进行 Hash表的初始化
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //通过 Hash 值计算在 Hash 表中的位置，并将这个位置的元素赋值给P 如果等于空的话创建一个新的 node
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //Hash表的当前的 index 已经存在了元素，向这个元素后追加链表
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    //新建接点，并且追加到列表
                    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);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

    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;
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        //  >>>：无符号右移。无论是正数还是负数，高位通通补0。
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //旧容量
        int oldThr = threshold;// 旧的需要扩容的阈值
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {//如果不是第一次扩容
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;// 如果容量大于最大值，将阈值设为最大值，这样不会发生下次扩容
                return oldTab;
            }
            // 扩容容量为上一次容量的两倍
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // 下次扩容阈值等于本次扩容阈值*2，因为扩容会扩为原来容量的两倍，所以依然满足 newThr = newCap * loadFactor
        }
        else if (oldThr > 0) // 第一次扩容，并且用户指定了初始容量
            newCap = oldThr; // 扩展的容量为阈值
        else {               // 第一次扩容，并且初始容量和加载因子使用的默认值
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {  // 如果用户指定了初始容量时，并且是第一次扩容
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            // 下次扩容阈值为 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];// 新的数组
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { //将旧数组数据移动到新数组
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null) // 如果还不是链表或红黑树，把数据直接移动到新数组中对应位置
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode) //红黑树时的移动数据
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // 链表时移动数据
                        // 原来的key的hash值对应的数组位置可能会发生变化
                     // 因为在做与操作时，现有的数组长度多了两倍，也就是多了一位的与计算
                     // 所以，链表或红黑树中的元素可能在原来位置，或者在原来位置 + 原来数组长度 的位置
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                        ....省略不分
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }