Java HashMap实现原理 源码剖析

   /**
     * 一个空的entry数组，桶 的默认值
     */
    static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};

    /**
     * 桶，按需调整大小，但必须是2的次幂
     */
    transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

/**
     * 默认初始化容量，必须为2的次幂The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    /**
     * 最大容量，如果通过构造函数参数中传递初始化容量大于该最大容量了，也会使用该容量为初始化容量

     * 必须是2的次幂且小于等于2的30次方

     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 默认的负载因子，可以通过构造函数指定
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 一个空的数组表，当 桶没有初始化的时候
     */
    static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};

    /**
     * 桶 , 存储所有的键值对条目，可以按需调整大小，长度大小必须为2的次幂 
     */
    transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

    /**
     * Map中键值对的数量，在每次新增或删除的时候都会对size进行+1或者-1操作.
     */
    transient int size;

    /**
     * 负载值，需要调整大小的临界值，为：(capacity * load factor).在每次调整大小后会使用新的容量计算一下
     * @serial
     */
    // If table == EMPTY_TABLE then this is the initial capacity at which the
    // table will be created when inflated.
    int threshold;

    /**
     * 负载因子，如果构造函数中没有指定，则采用默认的负载因子，
     *
     * @serial
     */
    final float loadFactor;

    /**
     * HashMap结构修改次数，结构修改时改变HashMap中的映射数量或修改其内部结构（例如，* rehash方法，重建内部数据结构），此字段用于在

     * HashMap的集合视图上生成的迭代器都处理成快速失败的
     */
    transient int modCount;

void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { // 如果容量已达最大限制，则设置下负载值后直接返回
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        // 创建新的table存储数据
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        // 将旧table中的数据转存到新table中去，这一步会花费比较多的时间
        transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
        table = newTable;
        // 最后设置下下次调整大小的负载值
        threshold = (int) Math.min(newCapacity * loadFactor,
                MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
        this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
     * capacity and the default load factor (0.75).
     *
     * @param  initialCapacity the initial capacity.
     * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative.
     */
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
     * capacity and load factor.
     *
     * @param  initialCapacity the initial capacity
     * @param  loadFactor      the load factor
     * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
     *         or the load factor is nonpositive
     */
    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;
        threshold = initialCapacity;
        init();
    }

    /**
     * 在此映射中关联指定值与指定建。如果该映射以前包含了一个该键的映射关系，则旧值被替换
      *
     * @param 指定将要关联的键
      * @param 指定将要关联的值
      * @return 与key关联的旧值，如果key没有任何映射关系，则返回null（返回null还可能表示该映射之前将null与key关联）
      */
    public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        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;
    }

    /**
     * 返回指定键所映射的值；如果对于该键来说，此映射不包含任何映射关系，则返回null
     * 返回null值并不一定表明该映射不包含该键的映射，也可能改映射将该键显示的映射为null，可使用containsKey操作来区分这两种情况
      * @see #put(Object, Object)
     */
    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);

        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }

    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        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 != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
}

class User {
    // 身份证号码
    protected int idNumber;
    
    public User(int id){
        idNumber = id;
    }
}

public class TestUser{
    public static void main(String[] args) {
        Map<User, String> map = new HashMap<User, String>();
        for (int i=0; i<5; i++) {
            map.put(new User(i), "姓名: " + i);
        }
        System.out.println("User3 的姓名：" + map.get(new User(3)));
    }
}

输出：
User3 的姓名：null

class User {
    // 身份证号码
    protected int idNumber;
    
    public User(int id){
        idNumber = id;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return idNumber;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        return obj instanceof User && (idNumber==((User)obj).idNumber);
    }
    
    
}

public class TestUser{
    public static void main(String[] args) {
        Map<User, String> map = new HashMap<User, String>();
        for (int i=0; i<5; i++) {
            map.put(new User(i), "姓名: " + i);
        }
        System.out.println("User3 的姓名：" + map.get(new User(3)));
    }
}
输出：
User3 的姓名：姓名: 3