HashMap图文源码解析

Put方法的原理

　　调用Put方法的时候发生了什么呢？

　　比如调用 hashMap.put("apple", 0) ，插入一个Key为“apple"的元素。这时候我们需要利用一个哈希函数来确定Entry的插入位置（index）：

　　index = Hash（“apple”）

　　假定最后计算出的index是2，那么结果如下：

　 HashMap图文源码解析

　　但是，因为HashMap的长度是有限的，当插入的Entry越来越多时，再完美的Hash函数也难免会出现index冲突的情况。比如下面这样：

　　 HashMap图文源码解析

　　这时候该怎么办呢？我们可以利用链表来解决。

　　HashMap数组的每一个元素不止是一个Entry对象，也是一个链表的头节点。每一个Entry对象通过Next指针指向它的下一个Entry节点。当新来的Entry映射到冲突的数组位置时，只需要插入到对应的链表即可：

　　 HashMap图文源码解析

　　需要注意的是，新来的Entry节点插入链表时，使用的是“头插法”。至于为什么不插入链表尾部，后面会有解释。

Get方法的原理

　　使用Get方法根据Key来查找Value的时候，发生了什么呢？

　　首先会把输入的Key做一次Hash映射，得到对应的index：

　　　　index = Hash（“apple”）

　　由于刚才所说的Hash冲突，同一个位置有可能匹配到多个Entry，这时候就需要顺着对应链表的头节点，一个一个向下来查找。假设我们要查找的Key是“apple”：

　　待查找Key:

　　 HashMap图文源码解析

　　第一步：我们查看的是头节点Entry6，Entry6的Key是banana，显然不是我们要找的结果。

　　第二步：我们查看的是Next节点Entry1，Entry1的Key是apple，正是我们要找的结果。

　　之所以把Entry6放在头节点，是因为HashMap的发明者认为，后插入的Entry被查找的可能性更大。

高并发下的HashMap（jdk8以下版本）

　　在分析高并发场景之前，需要搞清楚【ReHash】

　　ReHash是HashMap在扩容时候的一个步骤

　　HashMap的容量是有限的。当经过多次元素插入，使得HashMap达到一定饱和度时，Key映射位置发生冲突的几率会逐渐提高。

　　这时候，HashMap需要扩展它的长度，也就是进行Resize

　　影响发生Resize的因素有两个：

　　1.Capacity

　　HashMap的当前长度。上一期曾经说过，HashMap的长度是2的幂。

　　2.LoadFactor

　　HashMap负载因子，默认值为0.75f。

　　衡量HashMap是否进行Resize的条件如下:

　　　　HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor

　　HashMap的Resize不是简单地把长度扩大，而是经过下面两步：

1.扩容

创建一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍。

2.ReHash

遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组。为什么要重新Hash呢？因为长度扩大以后，Hash的规则也随之改变。

让我们回顾一下Hash公式：

index = HashCode（Key） & （Length - 1）

当原数组长度为8时，Hash运算是和111B做与运算；新数组长度为16，Hash运算是和1111B做与运算。Hash结果显然不同。

Resize前的HashMap：

HashMap图文源码解析

　　Resize后的HashMap：

HashMap图文源码解析

　　ReHash的Java代码如下：

/**
 * Transfers all entries from current table to newTable.
 */
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
    int newCapacity = newTable.length;
    for (Entry<K,V> e : table) {
        while(null != e) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            if (rehash) {
                e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
            }
            int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
            e.next = newTable[i];
            newTable[i] = e;
            e = next;
        }
    }
}

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