/**
* 默认初始容量，默认为2的4次方 = 16，2的n次方是为了加快hash计算速度，；；减少hash冲突，，，h & (length-1)，，1111111
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* 最大容量，默认为2的30次方，
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 负载因子(load factor)，它用来衡量哈希表的 空/满 程度，一定程度上也可以体现查询的效率，
* 计算公式为:负载因子 = 总键值对数 / 箱子个数
* 负载因子越大，意味着哈希表越满，越容易导致冲突，性能也就越低。
* 因此，一般来说，当负载因子大于某个常数(可能是 1，或者 0.75 等)时，哈希表将自动扩容
*
* 默认负载因子，默认为0.75
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 如果哈希函数不合理，即使扩容也无法减少箱子中链表的长度，
* 因此 Java 的处理方案是当链表太长时，转换成红黑树。
* 这个值表示当某个箱子中，链表长度大于 8 时，有可能会转化成树
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* 在哈希表扩容时，如果发现链表长度小于 6，则会由树重新退化为链表
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
*在转变成树之前，还会有一次判断，只有键值对数量大于 64 才会发生转换。
*这是为了避免在哈希表建立初期，多个键值对恰好被放入了同一个链表中而导致不必要的转化
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
* HashMap内部类实现了Map的内部类Entry,用于存储K,V
*/
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;//当遇到哈希冲突时，可以形成单列表结构
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
/**
* 重写equals方法用于判断两个K-V映射是否相等
* @param o
* @return
*/
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
/* ---------------- Static utilities -------------- */
/**
* Computes key.hashCode() and spreads (XORs) higher bits of hash
* to lower. Because the table uses power-of-two masking, sets of
* hashes that vary only in bits above the current mask will
* always collide. (Among known examples are sets of Float keys
* holding consecutive whole numbers in small tables.) So we
* apply a transform that spreads the impact of higher bits
* downward. There is a tradeoff between speed, utility, and
* quality of bit-spreading. Because many common sets of hashes
* are already reasonably distributed (so don't benefit from
* spreading), and because we use trees to handle large sets of
* collisions in bins, we just XOR some shifted bits in the
* cheapest possible way to reduce systematic lossage, as well as
* to incorporate impact of the highest bits that would otherwise
* never be used in index calculations because of table bounds.
*/
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
/**
* Returns x's Class if it is of the form "class C implements
* Comparable<C>", else null.
*/
static Class<?> comparableClassFor(Object x) {
if (x instanceof Comparable) {
Class<?> c; Type[] ts, as; Type t; ParameterizedType p;
if ((c = x.getClass()) == String.class) // bypass checks
return c;
if ((ts = c.getGenericInterfaces()) != null) {
for (int i = 0; i < ts.length; ++i) {
if (((t = ts[i]) instanceof ParameterizedType) &&
((p = (ParameterizedType)t).getRawType() ==
Comparable.class) &&
(as = p.getActualTypeArguments()) != null &&
as.length == 1 && as[0] == c) // type arg is c
return c;
}
}
}
return null;
}
/**
* Returns k.compareTo(x) if x matches kc (k's screened comparable
* class), else 0.
*/
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) // for cast to Comparable
static int compareComparables(Class<?> kc, Object k, Object x) {
return (x == null || x.getClass() != kc ? 0 :
((Comparable)k).compareTo(x));
}
/**
* 返回一个2的倍数的数 最接近cap的.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
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;
}
/* ---------------- Fields -------------- */
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;
/**
* Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used
* for keySet() and values().
*/
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
/**
* K-v键值对映射元素的个数
*/
transient int size;
/**
*Hash表结构性修改次数，用于实现迭代器快速失败行为
*/
transient int modCount;
/**
* 当前Hash表的下一次扩容的容量阀值.
*/
int threshold;
/**
* 当前Hash表的负载因子
*
* @serial
*/
final float loadFactor;
/* ---------------- Public operations -------------- */
/**
*制定初始容量和负载因子的构造方法
*/
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);
}
/**
* 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 default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
/**
* Constructs a new <tt>HashMap</tt> with the same mappings as the
* specified <tt>Map</tt>. The <tt>HashMap</tt> is created with
* default load factor (0.75) and an initial capacity sufficient to
* hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.
*
* @param m the map whose mappings are to be placed in this map
* @throws NullPointerException if the specified map is null
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
/**
* Implements Map.putAll and Map constructor
*
* @param m the map
* @param evict false when initially constructing this map, else
* true (relayed to method afterNodeInsertion).
*/
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
int s = m.size();
if (s > 0) {
if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
else if (s > threshold)
resize();
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}
/**
* Returns the number of key-value mappings in this map.
*
* @return the number of key-value mappings in this map
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* Returns <tt>true</tt> if this map contains no key-value mappings.
*
* @return <tt>true</tt> if this map contains no key-value mappings
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* Returns the value to which the specified key is mapped,
* or {@code null} if this map contains no mapping for the key.
*
* <p>More formally, if this map contains a mapping from a key
* {@code k} to a value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :
* key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise
* it returns {@code null}. (There can be at most one such mapping.)
*
* <p>A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i>
* indicate that the map contains no mapping for the key; it's also
* possible that the map explicitly maps the key to {@code null}.
* The {@link #containsKey containsKey} operation may be used to
* distinguish these two cases.
*
* @see #put(Object, Object)
*/
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
/**
* Implements Map.get and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @return the node, or null if none
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
/**
* 1：将tab指向table，并校验tab不为空（即table不为空）
* 2：n赋值为table的长度，校验n>0（说明有K-V键值对元素）
* 3：将tab的(n - 1) & hash元素赋值给first，校验first不为空
* 以上条件全部符合，说明key可能存在，需要遍历first连接的整个链表（也可能是红黑树）
*
*/
if ((tab = table) != null
&& (n = tab.length) > 0
&&(first = tab[(n - 1) & hash]) != null)
{
/**
* 从首节点开始匹配
* 1）校验哈希值是否一样
* 2）校验key是否相等，此步骤分以下两种情况
* 1：key的引用相等
* 2：key不为null且key的内容一样（如果一个自定义类进行比较，必须重写hashCode和equals方法）
*/
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
/**
* 首节点不是，就遍历链表或红黑树
*/
if ((e = first.next) != null) {
//红黑树
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
/**
* Returns <tt>true</tt> if this map contains a mapping for the
* specified key.
*
* @param key The key whose presence in this map is to be tested
* @return <tt>true</tt> if this map contains a mapping for the specified
* key.
*/
public boolean containsKey(Object key) {
return getNode(hash(key), key) != null;
}
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
/**
* 1：将tab指向table，并校验tab不为空（即table不为空）
* 2：n赋值为table的长度，校验n>0（说明有K-V键值对元素）
* 符合以上任一条件，说明当前数组没被初始化，需要初始化
*/
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
/**
* 初始化数组并赋值给tab
* 将tab的长度赋值给n
*/
n = (tab = resize()).length;
/**
* tab的(n - 1) & hash位置元素不空，就将数据插入到此位置（插入一个包含K-V键值对的Node节点）
*/
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
/**
* 说明哈希冲突了，需要通过链表或红黑树（链表长度大于某个阀值会转为红黑树）解决
* 找到hash和key都相同的那个节点
*/
Node<K,V> e; K k;
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) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);//将链表转成红黑树
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//已存在K的映射
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;//覆盖value
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//size大于扩容阀值时进行扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
/**
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
*
* @return the table
*/
final Node<K,V>[] resize() {
//指向旧的数组
Node<K,V>[] oldTab = table;
//旧数组的容量
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//旧的扩容阀值
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
//如果旧的数组容量大于MAXIMUM_CAPACITY，就将扩容阀值设为Integer.MAX_VALUE，返回旧的数组，不进行扩容操作
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
/**
* 1：将newCap设为旧数组容量的两倍
* 2：newCap小于MAXIMUM_CAPACITY 且 oldCap不小于DEFAULT_INITIAL_CAPACITY
*/
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
//扩容阀值设为旧阀值两倍
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
//只是初始化了扩容阀值，没有创建数组
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
/**
* 说明数组、阀值都没有初始化
* 容量设为默认16
* 阀值=16*0.75
*/
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
/**
* 出现newThr = 0的条件
* 1）oldCap > 0 且 (oldCap*2 >= MAXIMUM_CAPACITY或oldCap <DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
* 2) oldThr有值
*/
if (newThr == 0) {
//新容量*负载因子得出一个阀值
float ft = (float)newCap * loadFactor;
/**
* 新容量小于MAXIMUM_CAPACITY且新得出阀值<MAXIMUM_CAPACITY 新阀值就是ft
* 否则新阀值为Integer.MAX_VALUE
*/
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
//设置扩容阀值为新阀值
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
//创建一个新的数组，大小为新容量
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//旧数组不为空时，需要将数据拷贝到新数组内
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
/**
* (e.hash & oldCap)=0表示就算数组扩容之后，通过hash计算出来的索引还是一样
* 不需要调整位置
*/
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
/**
* 需要调整索引
* 新索引=原索引+oldCap
*/
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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