7.2.1 概述

• HashMap 是 Map 接口使用频率较高的实现类。
• 允许使用 null 键和 null 值，和 HashSet 一样，不能保证映射的顺序。
• 所有的 key 构成的集合是 Set：不重复的。所以，key 所在的类需要重写 equals() 和 hashCode() 方法。
• 所有的 value 构成的集合是 Collection：可以重复的。所以，value 所在的类需要重写 equals() 方法。
• 一个 key - value 构成一个 entry 。
• HashMap 判断两个 key 相等的标准：两个 key 的 hashCode() 和 equals() 分别都相等。
• HashMap 判断两个 value 相等的标准：两个 value 的 equals() 相等。

72.2 HashMap 的成员变量

• 哈希表数组的初始化容量：

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

• 哈希表数组的最大容量：

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

• 默认的加载因子：

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

• 阈值（转红黑树）：

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

• 阈值（解除红黑树）：

static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

• 阈值（转红黑树）：

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

7.2.3 HashMap 的内部类Node

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    // Node节点
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash; // 对象的hash值
        final K key; // 存储对象
        V value; // 使用Set的时候，是Object的对象
        Node<K,V> next; // 链表的下一个节点
        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;
        }
        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;
        }
    }
    ...
}

7.2.4 HashMap 的 put 方法

// HashMap存储对象的方法
public V put(K key, V value) {
    // 存储值 参数：传递新计算的hash值，要存储的元素
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

/**
* 存储值
* @param hash 重新计算的hash值
* @param key 键
* @param value 值
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    // Node类型的数组；Node类型的节点；n，i
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // tab = Node[] = null
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        // n = (tab数组 = resize()扩容后返回的数组）的长度，默认为16
        n = (tab = resize()).length;
    // (n - 1) & hash：数组的长度-1 & hash，确定存储的位置
    // 判断数组的索引上是不是null，并赋值给p
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        // 数组的索引 = 赋值新的节点对象
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else { // 数组的索引不为null，说明，要存储的对象已经有了
        Node<K,V> e; K k;
        // 判断已经存在的对象和要存储对象的hash值、equals方法
        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 { // 遍历该索引下的链表，和每个元素比较hashCode和equals，替换
            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);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        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)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

// 将存储的对象，再次计算哈希值
// 尽量降低哈希值的碰撞
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

// 数组的扩容
final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
    }
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
        newCap = oldThr;
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    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;
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            if (loTail == null)
                                loHead = e;
                            else
                                loTail.next = e;
                            loTail = e;
                        }
                        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;
}