再接上篇，HashMap的最后一部分源码
主要是TreeNode逻辑实现，其中包含红黑树增删的相关算法（具体可以参考红黑树的相关介绍）
/**
* TreeNode的Entry类
*
* TreeNode维持为红黑树，保证树的高度为O(logN)，并按hashCode有序
*/
static final class TreeNode<K, V> extends LinkedHashMap.Entry<K, V> {
TreeNode<K, V> parent; // 父节点
TreeNode<K, V> left; // 左子树
TreeNode<K, V> right; // 右子树
TreeNode<K, V> prev; // 链接的下个节点，用于删除
boolean red; // 红黑标志
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K, V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
// TreeNode内部使用///////////////////////
/**
* 回溯获取根节点
*/
final TreeNode<K, V> root() {
for (TreeNode<K, V> r = this, p;;) {
if ((p = r.parent) == null)
return r;
r = p;
}
}
/**
* 将根节点移到桶的首元素（也就是放到tab数组里），静态方法
*
* 删除根节点的时候可能新的根节点不是首元素
*/
static <K, V> void moveRootToFront(Node<K, V>[] tab, TreeNode<K, V> root) {
int n;
if (root != null && tab != null && (n = tab.length) > 0) {
int index = (n - 1) & root.hash; // 桶下标
TreeNode<K, V> first = (TreeNode<K, V>) tab[index]; // 当前首元素
if (root != first) {
Node<K, V> rn;
tab[index] = root; // 更新首元素
// 以下操作就是双向链表中交换两个元素
TreeNode<K, V> rp = root.prev;
if ((rn = root.next) != null)
((TreeNode<K, V>) rn).prev = rp;
if (rp != null)
rp.next = rn;
if (first != null)
first.prev = root;
root.next = first;
root.prev = null;
}
assert checkInvariants(root); // Tree结构没有改变
}
}
/**
* 递归寻找key==k的节点
*
* @param kc （上层）缓存的comparableClassFor(key)的返回值
*/
final TreeNode<K, V> find(int h, Object k, Class<?> kc) {
TreeNode<K, V> p = this;
do {
int ph, dir;
K pk;
TreeNode<K, V> pl = p.left, pr = p.right, q;
// 如果hashCode不同，先根据hashCode定位子树
// XXX 同一桶内会发生么？
if ((ph = p.hash) > h)
p = pl;
else if (ph < h)
p = pr;
// 以下为ph == h
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
return p; // equal，找到返回
// 只有<=1棵子树情况
else if (pl == null)
p = pr;
else if (pr == null)
p = pl;
// 有两棵子树，且是Comparable，则根据Comparable判断
else if ((kc != null || (kc = comparableClassFor(k)) != null)
&& (dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
p = (dir < 0) ? pl : pr;
// 有两棵子树，但不是Comparable，这时只能去两个子树一起找(O(N))
// 这地方循环和递归各处理一个子树
else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
return q;
else
p = pl;
} while (p != null);
return null;
}
/**
* 辅助方法用来给两个对象指定顺序
*
* 用于处理hashCode相同又不是Comparable的情况
*/
static int tieBreakOrder(Object a, Object b) {
int d;
if (a == null || b == null
// 如果不是同一个类，就根据类名排序
|| (d = a.getClass().getName().compareTo(b.getClass().getName())) == 0)
// 否则就根据原生（未重写）的hashCode来排序，System.identityHashCode是native实现
d = (System.identityHashCode(a) <= System.identityHashCode(b) ? -1 : 1);
return d;
}
// HashMap使用//////////////////////
/**
* 在当前节点所在的整个树（就是这个桶）里寻找key.equals(k)的节点
*/
final TreeNode<K, V> getTreeNode(int h, Object k) {
return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
}
/**
* 将本节点所属的桶转化为树状结构（调用时该桶应为TreeNode组成的列表）
*
* @return 根节点
*/
final void treeify(Node<K, V>[] tab) {
TreeNode<K, V> root = null;
for (TreeNode<K, V> x = this, next; x != null; x = next) {
next = (TreeNode<K, V>) x.next; // 外层遍历整个链表
x.left = x.right = null;
if (root == null) { // 根节点（第一次循环）
x.parent = null;
x.red = false;
root = x;
} else {
K k = x.key;
int h = x.hash;
Class<?> kc = null;
for (TreeNode<K, V> p = root;;) { // 内层向当前成树的部分插入节点x（满足排序关系）
int dir, ph; // dir是排序对比结果，ph是p的hash值
K pk = p.key;
if ((ph = p.hash) > h) {// 比较p和x的顺序
dir = -1;
} else if (ph < h) {
dir = 1;
} else if ((kc == null && (kc = comparableClassFor(k)) == null)
|| (dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0) {
dir = tieBreakOrder(k, pk);
}
TreeNode<K, V> xp = p; // 缓存p
if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
// 如果找到了空位，就把x放进去，否则在对应子树继续循环找
x.parent = xp;
if (dir <= 0) {
xp.left = x;
} else {
xp.right = x;
}
// 平衡当前的树，保持红黑树特性
root = balanceInsertion(root, x);
break;
}
}
}
}
moveRootToFront(tab, root); // 根节点挪到桶的第一个（链结构中）
}
/**
* 将本节点所在桶退化为普通的链表桶
*
* @param map 只是为了引用辅助的实体方法
*/
final Node<K, V> untreeify(HashMap<K, V> map) {
Node<K, V> hd = null, tl = null;
// 遍历每个节点（TreeNode），转为普通节点然后串成链表
for (Node<K, V> q = this; q != null; q = q.next) {
Node<K, V> p = map.replacementNode(q, null);
if (tl == null) {
hd = p;
} else {
tl.next = p;
}
tl = p;
}
return hd;
}
/**
* TreeNode桶的put实现
*
* @return 如果k存在，返回对应的（旧）节点，注意此方法不执行value覆盖（由外层根据具体情况判断是否覆盖）
*
* 如果k不存在，返回null
*/
final TreeNode<K, V> putTreeVal(HashMap<K, V> map, Node<K, V>[] tab, int h, K k, V v) {
Class<?> kc = null;
boolean searched = false;
TreeNode<K, V> root = (parent != null) ? root() : this; // 本桶的根节点
for (TreeNode<K, V> p = root;;) { // 逐层寻找put的位置
int dir, ph;
K pk;
// 比较hash值
if ((ph = p.hash) > h) {
dir = -1;
} else if (ph < h) {
dir = 1;
} else if ((pk = p.key) == k || (pk != null && k.equals(pk)))
return p; // 找到equal，直接返回了
else if ((kc == null && (kc = comparableClassFor(k)) == null)
|| (dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0) {
// 根据Comparable比较不出的话，只能遍历整个子树来判断Equal
if (!searched) {
TreeNode<K, V> q, ch;
searched = true;
// 在子树递归寻找equal，这个分支由searched标志，只会执行一次
if (((ch = p.left) != null && (q = ch.find(h, k, kc)) != null)
|| ((ch = p.right) != null && (q = ch.find(h, k, kc)) != null))
return q;
}
// 这里就是真没有Equal的，又没办法比较出来，只能规定顺序来使循环继续
dir = tieBreakOrder(k, pk);
}
TreeNode<K, V> xp = p;
if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
// 找到了可插入的空位（否则继续循环）
Node<K, V> xpn = xp.next;
TreeNode<K, V> x = map.newTreeNode(h, k, v, xpn); // 创建新节点
if (dir <= 0) { // 插入树
xp.left = x;
} else {
xp.right = x;
}
// 插入链表（注意TreeNode桶仍然维护链表结构）
xp.next = x;
x.parent = x.prev = xp; // 挂在prev节点下作为子节点
if (xpn != null) {
((TreeNode<K, V>) xpn).prev = x;
}
// 根节点移动桶首位
moveRootToFront(tab, balanceInsertion(root, x));
return null;
}
}
}
/**
* TreeNode桶中删除本节点（this） This is messier than typical red-black deletion code because we
* cannot swap the contents of an interior node with a leaf successor that is pinned by
* "next" pointers that are accessible independently during traversal. So instead we swap
* the tree linkages. XXX
*/
final void removeTreeNode(HashMap<K, V> map, Node<K, V>[] tab, boolean movable) {
int n;
// 空情形
if (tab == null || (n = tab.length) == 0) {
return;
}
int index = (n - 1) & hash;
TreeNode<K, V> first = (TreeNode<K, V>) tab[index], root = first, rl; // 桶的首节点
TreeNode<K, V> succ = (TreeNode<K, V>) next, pred = prev; // 本节点在链结构里的前后节点
// 先在链结构中删除this
if (pred == null) { // 如果this是首节点，则原桶中次节点递补
tab[index] = first = succ;
} else {
pred.next = succ;
}
if (succ != null) {
succ.prev = pred;
}
if (first == null) { // 如果桶已经删空了，那么没什么别的要做的了
return;
}
// 找到（原）树结构中的根（树结构中还没删this，一般情况下应不会进这个if）
if (root.parent != null) {
root = root.root();
}
// 树太小的情况（顶部三层中有null，注意红黑树是准平衡的），直接不要树结构了，退化为链表
if (root == null || root.right == null || (rl = root.left) == null || rl.left == null) {
tab[index] = first.untreeify(map); // too small
return;
}
// 这里开始真正在树结构里删，比较复杂，参见红黑树的删除过程 // TODO
TreeNode<K, V> p = this, pl = left, pr = right, replacement; // this,左右子树，替代节点
// 以下为寻找replacement过程，replacement至少有一个子树为null
if (pl != null && pr != null) { // 左右子树均非空
TreeNode<K, V> s = pr, sl; // 右节点（sister）
while ((sl = s.left) != null) { // 右子树里面最左侧的叶节点（successor）
s = sl;
}
// 交换this和successor的颜色
boolean c = s.red;
s.red = p.red;
p.red = c;
TreeNode<K, V> sr = s.right; // successor的右节点
TreeNode<K, V> pp = p.parent; // this的父节点
if (s == pr) { // successor就是p的（直接）右节点（说明s没有左子树）
// 交换this和s的位置
p.parent = s;
s.right = p;
} else {
TreeNode<K, V> sp = s.parent;
if ((p.parent = sp) != null) {
if (s == sp.left) {
sp.left = p;
} else {
sp.right = p;
}
}
if ((s.right = pr) != null) {
pr.parent = s;
}
}
p.left = null;
if ((p.right = sr) != null)
sr.parent = p;
if ((s.left = pl) != null)
pl.parent = s;
if ((s.parent = pp) == null)
root = s;
else if (p == pp.left)
pp.left = s;
else
pp.right = s;
if (sr != null)
replacement = sr;
else
replacement = p;
} else if (pl != null) { // 只有左子树
replacement = pl;
} else if (pr != null) { // 只有右子树
replacement = pr;
} else { // 本身就是叶，直接选自己了
replacement = p;
}
if (replacement != p) {
TreeNode<K, V> pp = replacement.parent = p.parent;
if (pp == null)
root = replacement;
else if (p == pp.left)
pp.left = replacement;
else
pp.right = replacement;
p.left = p.right = p.parent = null;
}
TreeNode<K, V> r = p.red ? root : balanceDeletion(root, replacement);
if (replacement == p) { // detach
TreeNode<K, V> pp = p.parent;
p.parent = null;
if (pp != null) {
if (p == pp.left)
pp.left = null;
else if (p == pp.right)
pp.right = null;
}
}
if (movable) {
// 移动根节点到桶首位
moveRootToFront(tab, r);
}
}
/**
* TreeNode桶切分，用于resize。如切分后树过小，则退化为链表
*
* @param map the map
* @param tab the table for recording bin heads
* @param index 待切分的桶下标
* @param bit 旧hash掩码（旧capacity）
*/
final void split(HashMap<K, V> map, Node<K, V>[] tab, int index, int bit) {
TreeNode<K, V> b = this; // 本节点
// 分离后高低位桶的链结构
TreeNode<K, V> loHead = null, loTail = null;
TreeNode<K, V> hiHead = null, hiTail = null;
int lc = 0, hc = 0; // 新桶的尺寸
// 建立新的链结构
for (TreeNode<K, V> e = b, next; e != null; e = next) { // 遍历旧桶元素
next = (TreeNode<K, V>) e.next;
e.next = null;
if ((e.hash & bit) == 0) { // 低位桶
if ((e.prev = loTail) == null) {
loHead = e;
} else {
loTail.next = e;
}
loTail = e;
++lc;
} else { // 高位桶
if ((e.prev = hiTail) == null) {
hiHead = e;
} else {
hiTail.next = e;
}
hiTail = e;
++hc;
}
}
// 如节点数过少则退化为链表，否则重新组织两个桶成树
if (loHead != null) {
if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) {
tab[index] = loHead.untreeify(map);
} else {
tab[index] = loHead;
if (hiHead != null) // (else is already treeified)
loHead.treeify(tab);
}
}
if (hiHead != null) {
if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) {
tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
} else {
tab[index + bit] = hiHead;
if (loHead != null)
hiHead.treeify(tab);
}
}
}
// 红黑树相关操作静态方法 ///////////////////
// 参考http://blog.chinaunix.net/uid-26575352-id-3061918.html
/**
* 左旋-节点p向左下降一层，原右节点代替节点p
*
* @param root
* @param p 操作节点
* @return
*/
static <K, V> TreeNode<K, V> rotateLeft(TreeNode<K, V> root, TreeNode<K, V> p) {
TreeNode<K, V> r, pp, rl; // 右，父，右左
if (p != null && (r = p.right) != null) { // 没有右子的话不操作
if ((rl = p.right = r.left) != null) {
rl.parent = p; // 右左节点变为p的右节点，代替r的位置
}
// 原r节点移到p的位置
if ((pp = r.parent = p.parent) == null) {
(root = r).red = false; // 如果p原先是根节点，则原r成为新根节点
} else if (pp.left == p) {
pp.left = r;
} else {
pp.right = r;
}
r.left = p;
p.parent = r;
}
return root;
}
/**
* 右旋
*/
static <K, V> TreeNode<K, V> rotateRight(TreeNode<K, V> root, TreeNode<K, V> p) {
TreeNode<K, V> l, pp, lr;
if (p != null && (l = p.left) != null) {
if ((lr = p.left = l.right) != null)
lr.parent = p;
if ((pp = l.parent = p.parent) == null)
(root = l).red = false;
else if (pp.right == p)
pp.right = l;
else
pp.left = l;
l.right = p;
p.parent = l;
}
return root;
}
/**
* 平衡插入操作，调用本方法时x节点已插入，本方法调整树结构来维持红黑树特性
*
* @param root
* @param x 新插入的节点，且为红色叶节点
* @return
*/
static <K, V> TreeNode<K, V> balanceInsertion(TreeNode<K, V> root, TreeNode<K, V> x) {
x.red = true;
for (TreeNode<K, V> xp, xpp, xppl, xppr;;) { // 父，祖父，祖父的左右子节点
if ((xp = x.parent) == null) {
// 1.如果x是根，说明原来是空树，改成黑色就行了
x.red = false;
return x;
} else if (!xp.red || (xpp = xp.parent) == null) {
// 2.父节点是黑色，则红黑树性质没有破坏（注意x是红的），不需要任何操作
return root;
}
// xp是红色，此时xp违反红黑树特性
if (xp == (xppl = xpp.left)) { // xp是左节点
if ((xppr = xpp.right) != null && xppr.red) {
// 3.xppr（叔父节点）是红色：将父、叔父改黑，祖父改红
// 此时父节点子树已经符合红黑树标准，问题转嫁到xpp上，继续循环
xppr.red = false;
xp.red = false;
xpp.red = true;
x = xpp;
} else {
if (x == xp.right) {
// 4.叔父是黑色，当前节点是右节点，则对xp左旋
// 此时问题转嫁到原xpl（兄弟）节点，归为情况5
root = rotateLeft(root, x = xp);
xpp = (xp = x.parent) == null ? null : xp.parent;
}
// 5.叔父是黑色，当前节点是左节点
// 父节点改黑，祖父改红，并对祖父右旋
if (xp != null) {
xp.red = false;
if (xpp != null) {
xpp.red = true;
root = rotateRight(root, xpp);
}
}
}
} else { // xp是右节点，对称操作
if (xppl != null && xppl.red) {
xppl.red = false;
xp.red = false;
xpp.red = true;
x = xpp;
} else {
if (x == xp.left) {
root = rotateRight(root, x = xp);
xpp = (xp = x.parent) == null ? null : xp.parent;
}
if (xp != null) {
xp.red = false;
if (xpp != null) {
xpp.red = true;
root = rotateLeft(root, xpp);
}
}
}
}
}
}
/**
* 平衡删除操作
*
* @param root
* @param x 被删除节点
* @return
*/
static <K, V> TreeNode<K, V> balanceDeletion(TreeNode<K, V> root, TreeNode<K, V> x) {
for (TreeNode<K, V> xp, xpl, xpr;;) {
if (x == null || x == root)
return root;
else if ((xp = x.parent) == null) {
x.red = false;
return x;
} else if (x.red) {
x.red = false;
return root;
} else if ((xpl = xp.left) == x) {
if ((xpr = xp.right) != null && xpr.red) {
xpr.red = false;
xp.red = true;
root = rotateLeft(root, xp);
xpr = (xp = x.parent) == null ? null : xp.right;
}
if (xpr == null)
x = xp;
else {
TreeNode<K, V> sl = xpr.left, sr = xpr.right;
if ((sr == null || !sr.red) && (sl == null || !sl.red)) {
xpr.red = true;
x = xp;
} else {
if (sr == null || !sr.red) {
if (sl != null)
sl.red = false;
xpr.red = true;
root = rotateRight(root, xpr);
xpr = (xp = x.parent) == null ? null : xp.right;
}
if (xpr != null) {
xpr.red = (xp == null) ? false : xp.red;
if ((sr = xpr.right) != null)
sr.red = false;
}
if (xp != null) {
xp.red = false;
root = rotateLeft(root, xp);
}
x = root;
}
}
} else { // symmetric
if (xpl != null && xpl.red) {
xpl.red = false;
xp.red = true;
root = rotateRight(root, xp);
xpl = (xp = x.parent) == null ? null : xp.left;
}
if (xpl == null)
x = xp;
else {
TreeNode<K, V> sl = xpl.left, sr = xpl.right;
if ((sl == null || !sl.red) && (sr == null || !sr.red)) {
xpl.red = true;
x = xp;
} else {
if (sl == null || !sl.red) {
if (sr != null)
sr.red = false;
xpl.red = true;
root = rotateLeft(root, xpl);
xpl = (xp = x.parent) == null ? null : xp.left;
}
if (xpl != null) {
xpl.red = (xp == null) ? false : xp.red;
if ((sl = xpl.left) != null)
sl.red = false;
}
if (xp != null) {
xp.red = false;
root = rotateRight(root, xp);
}
x = root;
}
}
}
}
}
/**
* 递归校验指针兼容性和整个树的有序性，容错机制
*/
static <K, V> boolean checkInvariants(TreeNode<K, V> t) {
TreeNode<K, V> tp = t.parent, tl = t.left, tr = t.right, tb = t.prev, tn = (TreeNode<K, V>) t.next;
if (tb != null && tb.next != t) // prev.next=self
return false;
if (tn != null && tn.prev != t) // next.prev=self
return false;
if (tp != null && t != tp.left && t != tp.right) // self in (parent.left,parent.right)
return false;
if (tl != null && (tl.parent != t || tl.hash > t.hash)) // left.parent=self
return false;
if (tr != null && (tr.parent != t || tr.hash < t.hash)) // right.parent=self
return false;
if (t.red && tl != null && tl.red && tr != null && tr.red) // 红节点的子节点为黑（XXX 似乎应该有个是OR？）
return false;
// 递归
if (tl != null && !checkInvariants(tl))
return false;
if (tr != null && !checkInvariants(tr))
return false;
return true;
}
}
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