略微扒一扒HashMap的源码

今天突然想起来HashMap是一个面试很常见的问点，想起来就先扒一扒给以后做打算
首先就是HashMap的put() 方法了，不，先从创建HashMap对象开始吧，HashMap一共有三个构造方法。
可以看出来，直接new HashMap不指定参数的话，他的Hash表的默认大小是0.只有在第一次put的时候进行resize进行扩容为默认大小 16

屏幕不够，还是放代码吧

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            // 当第一次put的时候就会进入这里，进行第一次 resize 也就是扩容
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        	// 后续插入未产生hash碰撞，直接创建链表
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
        	// 如果产生了hash碰撞
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            	// 当第一个位置的key值且hash值相等时，将上面赋值后的p赋给临时node e
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
            	// 进行红黑树的put操作
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
            	// 这里就是产生碰撞且值不想等的情况下，遍历该链表，进行尾插法
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                	// 如果这条链表只有一个元素，直接插！
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        // 这里判断链表大小是否到了红黑树转换的阈值，到了就调用treeifyBin进行链表转红黑树
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    // 经过上一个if判断，此时的e已经变成了 p.next，再判断一次
                    // 如果在该链表中找到了"相等"的 key(== 或 equals)
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        // 此时 break，那么 e 为链表中[与要插入的新值的 key "相等"]的 node
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            // 当 e != null，也就是产生碰撞后，有相同的key，在这里判断是否需要进行值覆盖
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                // 这里就用到了之前传进来的那个参数，来决定是否覆盖，并返回新值
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        // 判断大小是否大于扩容阈值
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }
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下面说一下resize扩容方法

final Node<K,V>[] resize() {
		// 拿到旧hash表
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        // 判断是否第一次扩容，是的话旧的大小为0，否则就是旧表的大小
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        // 拿到扩容阈值
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        // 如果不是第一次扩容或者在new hashmap的时候指定了大小
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            	// 判断长度是否大于等于int的最大值，是的话直接把hashmap大小改成int的最大值
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                // 反之就将表大小和扩容阈值增长为原来的二倍
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        // 对应使用 new HashMap(int initialCapacity) 初始化后，第一次 put 的时候
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        	// 对应第使用 new hashmap无参构造第一次put的时候，将大小为默认大小16，阈值未默认大小16*默认负载因子 0，75
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        // 这里我也没太明白这里的用意，大概是一个安全校验把。
        if (newThr == 0) {
            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;
        // 如果不是第一次put值就会往if里面走
        if (oldTab != null) {
        	// 这里就是便利整条链表了
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                	// 将原表第j个node滞空
                    oldTab[j] = null;
                    // 如果这个链表上只有一个元素，那就直接迁移这个链表就可以了
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    // 如果是一个红黑树，这里之后再说
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    // 如果链表上有多个节点
                    else { // preserve order
                    	// 这里为什么要分两条链表呢，因为一条是位置没变的，另一条是位置变了的，当然根据hash运算得出
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                        	// do while，拿到第一个节点
                            next = e.next;
                            // 判断是否需要移动位置
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                	// 如果是第一个元素，直接赋值
                                    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;
    }
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JDK1.8的HashMap扩容方法resize()示意

a -> b -> c -> d -> e -> f

第 次:  第 条
e: 
next: 
====================================
loHead: 
loTail: 
------------------------------------
hiHead: 
hiTail: 
====================================

第一次:  第一条
e: a -> b -> c -> d -> e -> f
next: b -> c -> d -> e -> f
====================================
loHead: a -> b -> c -> d -> e -> f
loTail: a -> b -> c -> d -> e -> f
------------------------------------
hiHead: null
hiTail: null
====================================

第二次:  第二条
e: b -> c -> d -> e -> f
next: c -> d -> e -> f
====================================
loHead: a -> b -> c -> d -> e -> f
loTail: a -> b -> c -> d -> e -> f
------------------------------------
hiHead: b -> c -> d -> e -> f
hiTail: b -> c -> d -> e -> f
====================================


第三次:  第一条
e: c -> d -> e -> f
next: d -> e -> f
====================================
loHead: a -> c -> d -> e -> f
loTail: c -> d -> e -> f
------------------------------------
hiHead: b -> c -> d -> e -> f
hiTail: b -> c -> d -> e -> f
====================================

第四次:  第二条
e: d -> e -> f
next: e -> f
====================================
loHead: a -> c -> d -> e -> f
loTail: c -> d -> e -> f
------------------------------------
hiHead: b -> d -> e -> f
hiTail: d -> e -> f
====================================

第五次:  第一条
e: e -> f
next: f
====================================
loHead: a -> c -> e -> f
loTail: e -> f
------------------------------------
hiHead: b -> d -> e -> f
hiTail: d -> e -> f
====================================

第六次:  第二条
e: f
next: null
====================================
loHead: a -> c -> e -> f
loTail: e -> f
------------------------------------
hiHead: b -> d -> f
hiTail: f
====================================

收尾操作:
e: f
next: null
====================================
loHead: a -> c -> e -> null
loTail: e -> null
------------------------------------
hiHead: b -> d -> f -> null
hiTail: f -> null
====================================

总结: tail节点保存的是最后插入尾节点位置信息, head保存的是原完整信息，e保存的是当前需要拆分的节点
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这个是JDK7的扩容方法，很大的缺点是当两个线程一起并发执行完Entry next = e.next;后，线程1的CPU时间片执行完毕，线程2执行，线程2就拿着原顺序继续执行，原链表比如为A -> B -> C -> D，e为A，next为B；线程B拿到的e也为A，next也为B，线程1阻塞，2执行，因为JDK7是头插法，也就是e.next = newTable[i]; newTable[i] = e，执行后链表顺序为D -> C -> B -> A，此时线程1恢复线程调度，继续执行，但线程1手里的e仍然为A，next仍然为B，这个时候再去头插法就会导致链表变成A -> D -> C -> B -> A，以致后续再get()时，沿着链表查找一直在A -> B -> A中循环，导致循环空转CPU飙高。

    void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                src[j] = null;
                do {
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    e.next = newTable[i];
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                } while (e != null);
            }
        }
    }
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