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上文详解HashMap源码解析（上）介绍了HashMap整体介绍了一下数据结构，主要属性字段，获取数组的索引下标，以及几个构造方法。本文重点讲解元素的添加、查找、扩容等主要方法。

添加元素

put(K key, V value)

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

首先算出key的哈希码，调用hash方法，获取到hash值。

• 调用putVal()

    /**
 * @param hash hash for key hash 值
 * @param key the key key 值
 * @param value the value to put value 值
 * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value 只有不存在，才不改变他的值
 * @param evict if false, the table is in creation mode. 
 * @return previous value, or null if none 返回上一个值，如果不存在返回null
 */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
 boolean evict) {
        // 声明一个node数组 tab，node 节点 
        Node[] tab; Node p; int n, i;
 // 如果 table 为 null 或者 tab的长度为 0 ，|| 两边都要做一下判断，table 为空，或者table的长度为0
 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
 // table 初始化
 n = (tab = resize()).length;
 // 不存在，直接新建一个Node节点
 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
 // 新建节点
 tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
 else {
 // 存在节点
 Node e; K k;
 // hash值 和 p 节点的hash值一致，（键值的地址）一致或者（键的值）一致，直接替换
 if (p.hash == hash &&
 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 e = p;
 // 节点是红黑树
 else if (p instanceof TreeNode)
 e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
 else {
 // 节点是链表，从前往后遍历
 for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
 // 遍历链表的最后一个节点
 if ((e = p.next) == null) {
 p.next = newNode(hash, key, value, null);
 // 链表个数大于等于 8，因为从零开始所以要减一
 if (binCount >= TREEIFY\_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
 // 转成红黑树
 treeifyBin(tab, hash);
 break;
 }
 // hash一致 或者 值一致 
 if (e.hash == hash &&
 ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 break;
 p = e;
 }
 }
 // e不为空，直接替换赋值
 if (e != null) { // existing mapping for key
 V oldValue = e.value;
 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
 // 原来的值为空，赋值
 e.value = value;
 afterNodeAccess(e);
 return oldValue;
 }
 }
 ++modCount;
 if (++size > threshold)
 resize();
 afterNodeInsertion(evict);
 return null;
 }
折叠 

• 首先判断哈希数组table是否为null,如果为null，就扩容。
• (n - 1) & hash对应的下标是否存在节点。
  • 不存在节点，就创建新的节点并赋值。
  • 存在节点
    • 节点key值是否相等，相等就替换 value。
    • 是否为红黑树，添加数据到红黑树中。
    • 上面都不符合，就是普通链表，遍历链表，如果链表存在相同key就替换，否则在链表最后添加数据。

流程图：

putAll(Map extends K, ? extends V m)

putAll 是将集合元素全部添加到HashMap中，putAll调用了putMapEntries方法，putMapEntries先判断是否需要扩容，然后遍历元素，调用putVal添加元素,下面是添加元素代码：

for (Map.Entry <span class="hljs-keyword"extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
    K key = e.getKey();
    V value = e.getValue();
    putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}

获取数据

get(Object key)

通过key找到哈希表的中Node节点的value值。

// 返回map映射对应的value值
public V get(Object key) {
    Node e;
 return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

首先使用hash方法算出哈希值，然后再调用getNode()获取数据：

final Node getNode(int hash, Object key) {
    Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
 // 判断tab有数据，并且对应下标存在数据
 if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
 (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
 // hash相等以及key相等（key地址相等或者key的值相等），找的就是第一个元素
 if (first.hash == hash && // always check first node
 ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 return first;
 // 遍历链表 
 if ((e = first.next) != null) {
 // 红黑树找到当前key所在的节点位置 
 if (first instanceof TreeNode)
 return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
 do {
 // 普通链表，往后遍历，直到找到数据或者遍历到链表末尾为止
 if (e.hash == hash &&
 ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
 return e;
 } while ((e = e.next) != null);
 }
 }
 return null;
}

• 判断哈希数组是否不为null并且数组下标(n - 1) & hash处不为null,如果都有值，就查询首节点first，否则返回null。
• 找到首节点，匹配上相等的hash和key,返回首节点。
• 链表有多个元素，是否为红黑树
  • 是红黑树，在红黑树查找
  • 不是红黑树，就遍历普通链表，直到匹配到相同的hash和key值。

流程图:

resize 扩容

当哈希数组为null，或元素个数超过了阈值，就调用resize扩容方法：

final Node[] resize() {
    // 记录原数组
    Node[] oldTab = table;
 // 原数组长度 
 int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
 // 原阈值（数组长度达到阈值）
 int oldThr = threshold;
 // 新容量，新阈值
 int newCap, newThr = 0;
 if (oldCap > 0) {
 // 数组长度大于或者等于MAXIMUM\_CAPACITY（1>>30）不做扩容操作。
 if (oldCap >= MAXIMUM\_CAPACITY) {
 threshold = Integer.MAX\_VALUE;
 return oldTab;
 }
 // 扩容后长度小于MAXIMUM\_CAPACITY（1>>30）并且数组原来长度大于16
 // 阈值和新容量都翻倍
 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM\_CAPACITY &&
 oldCap >= DEFAULT\_INITIAL\_CAPACITY)
 newThr = oldThr << 1; // double threshold
 }
 // 阈值大于零，旧阈值替换成新容量
 else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
 newCap = oldThr;
 else { // zero initial threshold signifies using defaults
 // oldCap 和 oldThr 都小于等于0，说明是调用无参构造方法，赋值默认容量16，默认阈值12。
 newCap = DEFAULT\_INITIAL\_CAPACITY;
 newThr = (int)(DEFAULT\_LOAD\_FACTOR * DEFAULT\_INITIAL\_CAPACITY);
 }
 if (newThr == 0) {
 // 新阈值为零，计算阈值
 float ft = (float)newCap * loadFactor;
 newThr = (newCap < MAXIMUM\_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM\_CAPACITY ?
 (int)ft : Integer.MAX\_VALUE);
 }
 threshold = newThr;
 @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
 // 新建Node数组。调用无参构造方法，并不会创建数组，在第一次调用put方法，才会调用resize方法，才会创建数组，延迟加载，提高效率。
 Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
 table = newTab;
 // 原来的数组不为空，把原来的数组的元素重新分配到新的数组中
 // 如果是第一次调用resize方法，就不需要重新分配数组。
 if (oldTab != null) {
 // 旧数组遍历 
 for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
 Node e;
 // 存在下标下的第一个元素
 if ((e = oldTab[j]) != null) {
 oldTab[j] = null;
 // 当前元素下一个元素为空，说明此处只有一个元素，直接使用元素的hash值和新数组的容量取模，获得新下标的位置
 if (e.next == null)
 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
 // 红黑树，拆分红黑树，必要时可能退化为链表 
 else if (e instanceof TreeNode)
 ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
 // 长度大于1的普通链表 
 else { // preserve order
 // loHead、loTail分别代表旧位置的头尾节点
 Node loHead = null, loTail = null;
 // hiHead、hiTail分别代表新位置的头尾节点
 Node hiHead = null, hiTail = null;
 Node next;
 // 遍历链表
 do {
 next = e.next;
 // & 与运算，两个都会1，结果才为1
 // 元素的hash值和oldCap与运算为0，原位置不变
 if ((e.hash & oldCap) == 0) {
 if (loTail == null)
 loHead = e;
 else
 loTail.next = e;
 loTail = e;
 }
 // 移动到原来位置 + 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;
}

折叠 

• 原容量是否为空
  • 不为空，是否大于最大容量
    • 大于最大容量，不做扩容
    • 小于最大容量，并且大于默认容量16。阈值和容量都翻倍。
  • 为空，原阈值大于零， 就阈值赋值给新容量。
• 原容量和原阈值都小于等于零，赋值默认容量16和默认阈值12。
• 做完阈值和容量的赋值之后，遍历数组。
• 有值，是否只有一个元素，如果是就放入新数组n-1&hash下标处。
• 如果是红黑树就拆分红黑树。
• 上面两个都不符合就是普通链表。
• 遍历链表，如果hash&数组原长度为0
  • 放在数组原下标处。
  • 不为零，放在原位置+原数组长度处。

流程图：

总结

本文主要讲解了元素的添加、查找、扩容等主要方法，其中添加和查询都需要先获取数组的下标，然后进行对应的操作。

put添加

• 首次添加数据需要对数组进行扩容。
• 对应下标是否有值
  • 没有值，直接赋值
  • 有值
    • key一致，替换value值。
    • key不一致
      • 是红黑树，在红黑树添加数据。
      • 不是红黑树，就是链表，遍历链表，存在相同节点key，替换。否者添加在链表的尾部。

get查询

• 下标是否有值
  • 没有值，返回null
  • 有值
    *hash和key相等的话，返回节点。
    • 是否是多链表。
      • 不是，返回null。
      • 是的话，是否是红黑树。
        • 红黑树，在红黑树中查找
        • 否则就是普通链表，遍历链表知道匹配到相同的hash和key。

resize 扩容

• 容量大于零
  • 大于最大容量值，不再扩容。
  • 介于最大和默认容量之间，阈值和容量都翻倍。
• 初始化的时候，设置默认容量和默认阈值。
• 遍历原数组
• 节点有值，并且只有一个值，赋值给新数组n-1&hash处。
• 如果是红黑树，就拆分红黑树。
• 以上都不符合，就是普通链表，遍历链表。因为数组长度都是2的幂次方，扩容后元素的位置*要么是在原位置，要么是在原位置再移动2次幂的位置。
  • hash&与运算原数组长度，等于0，存在原来的位置。
  • 不等于0，就存放下标原来位置+原数组长度位置处。

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