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[数据结构与算法]HashMap源码之put方法详解

HashMap没有直接提供putVal接口给用户调用,而实提供put接口,而他通过putVal来实现插入元素。

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
  /**
     *
     * @param hash         指定参数key的哈希值
     * @param key          指定参数key
     * @param value        指定参数value
     * @param onlyIfAbsent 如果为true,即使指定参数key在map中已经存在,也不会替换value
     * @param evict        如果为false,数组table在创建模式中
     * @return 如果value被替换,则返回旧的value,否则返回null。当然,可能key对应的value就是null。
     */
   public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

// 参数解析:onlyIfAbsent表示,如果为true,那么将不会替换已有的值,否则替换
// evict:该参数用于LinkedHashMap,这里没有其他作用(空实现)
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
    // tab是该方法中内部数组引用,p是数组中首节点,n是内部数组长度,i是key对应的索引下标
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // 第一次put的时候,table未初始化,也就是tab为空,需要扩容
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
    	// 这里实现扩容,具体逻辑稍后分析
        n = (tab = resize()).length;
    // 获取指定key的对应下标的首节点并赋值给p,如果首节点为null,那么创建一个新的Node节点作为首节点
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            // p此时指向的是不为null的首节点,将p赋值给e
            // 如果首节点的key和要存入的key相同,那么直接覆盖value的值(在下一个if中执行的)
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
        	// 如果首节点是红黑树的,将键值对插添加到红黑树,该方法后续分析
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
        	// 能走到这里,说明首节点和新put的的这个节点的key不一样,且该Node节点不是TreeNode类型
        	// 开始需要遍历链表,如果链表中存在该键值对,直接覆盖value。
        	// 如果不存在,则在末端插入键值对。然后判断链表长度是否大于等于8(其实就是遍历次数 + 1),
        	// 尝试转换成红黑树。注意此处使用“尝试”,因为在treeifyBin方法中还会判断
        	// 当前哈希表长度是否到达64,如果达到,转换为红黑树,否则会放弃次此转换,优先扩充数组容量。
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
            	// 当binCount = 0时,也就是第一次if判断,此时p就是首节点,p.next就是第二个节点
            	// 其他情况及时链表中其他节点,当e == null的时候,也就是到达了链表的结尾
                if ((e = p.next) == null) {
                	// 新建一个Node并作为链表的最后一个节点
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 判断遍历次数是否>=7(首节点未遍历,直接从第二个节点开始遍历的,当次数为7时,说明链表长度为8)
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                    	// “尝试”将链表转换为红黑树,内部还会判断哈希表长度,不一定转换成功,也许是扩容
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                // 只要没走到上面那个if里面,说明链表没有遍历结束,如果在链表中间发现有key一样的,那么就直接将旧值替换成新值
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                // 将正在遍历的节点赋值给p,方便能遍历下一个节点
                p = e;
            }
        }
        // 首节点或者链表中间替换旧值为新值的逻辑
        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)
    	// 如果满足扩容条件,就扩容
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

//链表转化为红黑树的方法
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
    int n, index; Node<K,V> e;
    // 在这里判断是否满足扩容条件,如果满足就扩容
    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
        resize();
    else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
    	// 到这里开始遍历链表
        TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
        do {
        	// 将链表中的节点Node类型转换成为TreeNode
            TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
            if (tl == null)
                hd = p;
            else {
                p.prev = tl;
                tl.next = p;
            }
            tl = p;
        } while ((e = e.next) != null);
        // TreeNode链表转换成为红黑树
        if ((tab[index] = hd) != null)
            hd.treeify(tab);
    }
}



?在JDK8之后引入了红黑树,当哈希表的桶中链表元素超过8个的时候(此时哈希表长度不小于64),会自动转换成红黑树。若桶中元素小于等于6时,树结构还原成链表形式。

红黑树的平均查找长度是log(n),长度为8,查找长度为log(8)=3,链表的平均查长度为n/2,当长度为8时,平均查找长度为8/2=4,这才有转换成树的必要;链表长度如果是小于等于6,6/2=3,虽然速度也很快的,但是转化为树结构和生成树的时间并不会太短。以6和8来作为平衡点是因为,中间有个差值7可以防止链表和树之间频繁的转换。

假设,如果设计成链表个数超过8则链表转换成树结构,链表个数小于8则树结构转换成链表,如果一个HashMap不停的插入、删除元素,链表个数在8左右徘徊,就会频繁的发生树转链表、链表转树,效率会很低。概括起来就是:链表:如果元素小于8个,查询成本高,新增成本低,红黑树:如果元素大于8个,查询成本低,新增成本高。

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加:2022-04-14 01:32:52  更:2022-04-14 01:43:43 
 
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