摘要：存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在中，的實(shí)現(xiàn)采用了數(shù)組鏈表紅黑樹(shù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，數(shù)組的一個(gè)元素又稱作桶。當(dāng)一個(gè)鏈表的元素個(gè)數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量且數(shù)組的長(zhǎng)度達(dá)到一定的長(zhǎng)度后，則把鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)，從而提高效率。
簡(jiǎn)介
HashMap采用key/value存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，每個(gè)key對(duì)應(yīng)唯一的value，查詢和修改的速度都很快，能達(dá)到O(1)的平均時(shí)間復(fù)雜度。它是非線程安全的，且不保證元素存儲(chǔ)的順序；
繼承體系
HashMap實(shí)現(xiàn)了Cloneable，可以被克隆。
HashMap實(shí)現(xiàn)了Serializable，可以被序列化。
HashMap繼承自AbstractMap，實(shí)現(xiàn)了Map接口，具有Map的所有功能。
存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
在Java中，HashMap的實(shí)現(xiàn)采用了（數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑樹(shù)）的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，數(shù)組的一個(gè)元素又稱作桶。
在添加元素時(shí)，會(huì)根據(jù)hash值算出元素在數(shù)組中的位置，如果該位置沒(méi)有元素，則直接把元素放置在此處，如果該位置有元素了，則把元素以鏈表的形式放置在鏈表的尾部。
當(dāng)一個(gè)鏈表的元素個(gè)數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量（且數(shù)組的長(zhǎng)度達(dá)到一定的長(zhǎng)度）后，則把鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)，從而提高效率。
數(shù)組的查詢效率為O(1)，鏈表的查詢效率是O(k)，紅黑樹(shù)的查詢效率是O(log k)，k為桶中的元素個(gè)數(shù)，所以當(dāng)元素?cái)?shù)量非常多的時(shí)候，轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)能極大地提高效率。
源碼解析
屬性
/**
* 默認(rèn)的初始容量為16
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
/**
* 最大的容量為2的30次方
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 默認(rèn)的裝載因子
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 當(dāng)一個(gè)桶中的元素個(gè)數(shù)大于等于8時(shí)進(jìn)行樹(shù)化
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* 當(dāng)一個(gè)桶中的元素個(gè)數(shù)小于等于6時(shí)把樹(shù)轉(zhuǎn)化為鏈表
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* 當(dāng)桶的個(gè)數(shù)達(dá)到64的時(shí)候才進(jìn)行樹(shù)化
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/**
* 數(shù)組，又叫作桶（bucket）
*/
transient Node[] table;
/**
* 作為entrySet()的緩存
*/
transient Set> entrySet;
/**
* 元素的數(shù)量
*/
transient int size;
/**
* 修改次數(shù)，用于在迭代的時(shí)候執(zhí)行快速失敗策略
*/
transient int modCount;
/**
* 當(dāng)桶的使用數(shù)量達(dá)到多少時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容，threshold = capacity * loadFactor
*/
int threshold;
/**
* 裝載因子
*/
final float loadFactor;
容量
容量為數(shù)組的長(zhǎng)度，亦即桶的個(gè)數(shù)，默認(rèn)為16，最大為2的30次方，當(dāng)容量達(dá)到64時(shí)才可以樹(shù)化。
裝載因子
裝載因子用來(lái)計(jì)算容量達(dá)到多少時(shí)才進(jìn)行擴(kuò)容，默認(rèn)裝載因子為0.75。
樹(shù)化
樹(shù)化，當(dāng)容量達(dá)到64且鏈表的長(zhǎng)度達(dá)到8時(shí)進(jìn)行樹(shù)化，當(dāng)鏈表的長(zhǎng)度小于6時(shí)反樹(shù)化。
Node 內(nèi)部類
Node是一個(gè)典型的單鏈表節(jié)點(diǎn)，其中，hash用來(lái)存儲(chǔ)key計(jì)算得來(lái)的hash值。
static class Node implements Map.Entry {
final int hash;
final K key;
V value;
Node next;
}
TreeNode內(nèi)部類
它繼承自LinkedHashMap中的Entry類，關(guān)于LInkedHashMap.Entry這個(gè)類我們后面再講。
TreeNode是一個(gè)典型的樹(shù)型節(jié)點(diǎn)，其中，prev是鏈表中的節(jié)點(diǎn)，用于在刪除元素的時(shí)候可以快速找到它的前置節(jié)點(diǎn)。
// 位于HashMap中
static final class TreeNode extends LinkedHashMap.Entry {
TreeNode parent; // red-black tree links
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode prev; // needed to unlink next upon deletion
boolean red;
}
// 位于LinkedHashMap中，典型的雙向鏈表節(jié)點(diǎn)
static class Entry extends HashMap.Node {
Entry before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
HashMap()構(gòu)造方法
空參構(gòu)造方法，全部使用默認(rèn)值。
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
HashMap(int initialCapacity)構(gòu)造方法
調(diào)用HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)構(gòu)造方法，傳入默認(rèn)裝載因子。
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
HashMap(int initialCapacity)構(gòu)造方法
判斷傳入的初始容量和裝載因子是否合法，并計(jì)算擴(kuò)容門(mén)檻，擴(kuò)容門(mén)檻為傳入的初始容量往上取最近的2的n次方。
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// 檢查傳入的初始容量是否合法
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
// 檢查裝載因子是否合法
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
// 計(jì)算擴(kuò)容門(mén)檻
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
static final int tableSizeFor(int cap) {
// 擴(kuò)容門(mén)檻為傳入的初始容量往上取最近的2的n次方
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;
}
put(K key, V value)方法
添加元素的入口。
public V put(K key, V value) {
// 調(diào)用hash(key)計(jì)算出key的hash值
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash(Object key) {
int h;
// 如果key為null，則hash值為0，否則調(diào)用key的hashCode()方法
// 并讓高16位與整個(gè)hash異或，這樣做是為了使計(jì)算出的hash更分散
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab;
Node p;
int n, i;
// 如果桶的數(shù)量為0，則初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
// 調(diào)用resize()初始化
n = (tab = resize()).length;
// (n - 1) & hash 計(jì)算元素在哪個(gè)桶中
// 如果這個(gè)桶中還沒(méi)有元素，則把這個(gè)元素放在桶中的第一個(gè)位置
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 新建一個(gè)節(jié)點(diǎn)放在桶中
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
// 如果桶中已經(jīng)有元素存在了
Node e;
K k;
// 如果桶中第一個(gè)元素的key與待插入元素的key相同，保存到e中用于后續(xù)修改value值
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
// 如果第一個(gè)元素是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則調(diào)用樹(shù)節(jié)點(diǎn)的putTreeVal插入元素
e = ((TreeNode) p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 遍歷這個(gè)桶對(duì)應(yīng)的鏈表，binCount用于存儲(chǔ)鏈表中元素的個(gè)數(shù)
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 如果鏈表遍歷完了都沒(méi)有找到相同key的元素，說(shuō)明該key對(duì)應(yīng)的元素不存在，則在鏈表最后插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 如果插入新節(jié)點(diǎn)后鏈表長(zhǎng)度大于8，則判斷是否需要樹(shù)化，因?yàn)榈谝粋€(gè)元素沒(méi)有加到binCount中，所以這里-1
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果待插入的key在鏈表中找到了，則退出循環(huán)
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 如果找到了對(duì)應(yīng)key的元素
if (e != null) { // existing mapping for key
// 記錄下舊值
V oldValue = e.value;
// 判斷是否需要替換舊值
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
// 替換舊值為新值
e.value = value;
// 在節(jié)點(diǎn)被訪問(wèn)后做點(diǎn)什么事，在LinkedHashMap中用到
afterNodeAccess(e);
// 返回舊值
return oldValue;
}
}
// 到這里了說(shuō)明沒(méi)有找到元素
// 修改次數(shù)加1
++modCount;
// 元素?cái)?shù)量加1，判斷是否需要擴(kuò)容
if (++size > threshold)
// 擴(kuò)容
resize();
// 在節(jié)點(diǎn)插入后做點(diǎn)什么事，在LinkedHashMap中用到
afterNodeInsertion(evict);
// 沒(méi)找到元素返回null
return null;
}
計(jì)算key的hash值；
如果桶（數(shù)組）數(shù)量為0，則初始化桶；
如果key所在的桶沒(méi)有元素，則直接插入；
如果key所在的桶中的第一個(gè)元素的key與待插入的key相同，說(shuō)明找到了元素，轉(zhuǎn)后續(xù)流程（9）處理；
如果第一個(gè)元素是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則調(diào)用樹(shù)節(jié)點(diǎn)的putTreeVal()尋找元素或插入樹(shù)節(jié)點(diǎn)；
如果不是以上三種情況，則遍歷桶對(duì)應(yīng)的鏈表查找key是否存在于鏈表中；
如果找到了對(duì)應(yīng)key的元素，則轉(zhuǎn)后續(xù)流程（9）處理；
如果沒(méi)找到對(duì)應(yīng)key的元素，則在鏈表最后插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)并判斷是否需要樹(shù)化；
如果找到了對(duì)應(yīng)key的元素，則判斷是否需要替換舊值，并直接返回舊值；
如果插入了元素，則數(shù)量加1并判斷是否需要擴(kuò)容；
resize()方法
擴(kuò)容方法。
final Node[] resize() {
// 舊數(shù)組
Node[] oldTab = table;
// 舊容量
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
// 舊擴(kuò)容門(mén)檻
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
// 如果舊容量達(dá)到了最大容量，則不再進(jìn)行擴(kuò)容
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
} else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
// 如果舊容量的兩倍小于最大容量并且舊容量大于默認(rèn)初始容量（16），則容量擴(kuò)大為兩部，擴(kuò)容門(mén)檻也擴(kuò)大為兩倍
newThr = oldThr << 1; // double threshold
} else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
// 使用非默認(rèn)構(gòu)造方法創(chuàng)建的map，第一次插入元素會(huì)走到這里
// 如果舊容量為0且舊擴(kuò)容門(mén)檻大于0，則把新容量賦值為舊門(mén)檻
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
// 調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造方法創(chuàng)建的map，第一次插入元素會(huì)走到這里
// 如果舊容量舊擴(kuò)容門(mén)檻都是0，說(shuō)明還未初始化過(guò)，則初始化容量為默認(rèn)容量，擴(kuò)容門(mén)檻為默認(rèn)容量*默認(rèn)裝載因子
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int) (DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
// 如果新擴(kuò)容門(mén)檻為0，則計(jì)算為容量*裝載因子，但不能超過(guò)最大容量
float ft = (float) newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY ?
(int) ft : Integer.MAX_VALUE);
}
// 賦值擴(kuò)容門(mén)檻為新門(mén)檻
threshold = newThr;
// 新建一個(gè)新容量的數(shù)組
@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
Node[] newTab = (Node[]) new Node[newCap];
// 把桶賦值為新數(shù)組
table = newTab;
// 如果舊數(shù)組不為空，則搬移元素
if (oldTab != null) {
// 遍歷舊數(shù)組
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node e;
// 如果桶中第一個(gè)元素不為空，賦值給e
if ((e = oldTab[j]) != null) {
// 清空舊桶，便于GC回收
oldTab[j] = null;
// 如果這個(gè)桶中只有一個(gè)元素，則計(jì)算它在新桶中的位置并把它搬移到新桶中
// 因?yàn)槊看味紨U(kuò)容兩倍，所以這里的第一個(gè)元素搬移到新桶的時(shí)候新桶肯定還沒(méi)有元素
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
// 如果第一個(gè)元素是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則把這顆樹(shù)打散成兩顆樹(shù)插入到新桶中去
((TreeNode) e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
// 如果這個(gè)鏈表不止一個(gè)元素且不是一顆樹(shù)
// 則分化成兩個(gè)鏈表插入到新的桶中去
// 比如，假如原來(lái)容量為4，3、7、11、15這四個(gè)元素都在三號(hào)桶中
// 現(xiàn)在擴(kuò)容到8，則3和11還是在三號(hào)桶，7和15要搬移到七號(hào)桶中去
// 也就是分化成了兩個(gè)鏈表
Node loHead = null, loTail = null;
Node hiHead = null, hiTail = null;
Node next;
do {
next = e.next;
// (e.hash & oldCap) == 0的元素放在低位鏈表中
// 比如，3 & 4 == 0
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
} else {
// (e.hash & oldCap) != 0的元素放在高位鏈表中
// 比如，7 & 4 != 0
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 遍歷完成分化成兩個(gè)鏈表了
// 低位鏈表在新桶中的位置與舊桶一樣（即3和11還在三號(hào)桶中）
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 高位鏈表在新桶中的位置正好是原來(lái)的位置加上舊容量（即7和15搬移到七號(hào)桶了）
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
如果使用是默認(rèn)構(gòu)造方法，則第一次插入元素時(shí)初始化為默認(rèn)值，容量為16，擴(kuò)容門(mén)檻為12；
如果使用的是非默認(rèn)構(gòu)造方法，則第一次插入元素時(shí)初始化容量等于擴(kuò)容門(mén)檻，擴(kuò)容門(mén)檻在構(gòu)造方法里等于傳入容量向上最近的2的n次方；
如果舊容量大于0，則新容量等于舊容量的2倍，但不超過(guò)最大容量2的30次方，新擴(kuò)容門(mén)檻為舊擴(kuò)容門(mén)檻的2倍；
創(chuàng)建一個(gè)新容量的桶；
搬移元素，原鏈表分化成兩個(gè)鏈表，低位鏈表存儲(chǔ)在原來(lái)桶的位置，高位鏈表搬移到原來(lái)桶的位置加舊容量的位置；
TreeNode.putTreeVal(…)方法
插入元素到紅黑樹(shù)中的方法。
final TreeNode putTreeVal(HashMap map, Node[] tab,
int h, K k, V v) {
Class kc = null;
// 標(biāo)記是否找到這個(gè)key的節(jié)點(diǎn)
boolean searched = false;
// 找到樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)
TreeNode root = (parent != null) ? root() : this;
// 從樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷
for (TreeNode p = root; ; ) {
// dir=direction，標(biāo)記是在左邊還是右邊
// ph=p.hash，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的hash值
int dir, ph;
// pk=p.key，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的key值
K pk;
if ((ph = p.hash) > h) {
// 當(dāng)前hash比目標(biāo)hash大，說(shuō)明在左邊
dir = -1;
}
else if (ph < h)
// 當(dāng)前hash比目標(biāo)hash小，說(shuō)明在右邊
dir = 1;
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
// 兩者h(yuǎn)ash相同且key相等，說(shuō)明找到了節(jié)點(diǎn)，直接返回該節(jié)點(diǎn)
// 回到putVal()中判斷是否需要修改其value值
return p;
else if ((kc == null &&
// 如果k是Comparable的子類則返回其真實(shí)的類，否則返回null
(kc = comparableClassFor(k)) == null) ||
// 如果k和pk不是同樣的類型則返回0，否則返回兩者比較的結(jié)果
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0) {
// 這個(gè)條件表示兩者h(yuǎn)ash相同但是其中一個(gè)不是Comparable類型或者兩者類型不同
// 比如key是Object類型，這時(shí)可以傳String也可以傳Integer，兩者h(yuǎn)ash值可能相同
// 在紅黑樹(shù)中把同樣hash值的元素存儲(chǔ)在同一顆子樹(shù)，這里相當(dāng)于找到了這顆子樹(shù)的頂點(diǎn)
// 從這個(gè)頂點(diǎn)分別遍歷其左右子樹(shù)去尋找有沒(méi)有跟待插入的key相同的元素
if (!searched) {
TreeNode q, ch;
searched = true;
// 遍歷左右子樹(shù)找到了直接返回
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;
}
// 如果兩者類型相同，再根據(jù)它們的內(nèi)存地址計(jì)算hash值進(jìn)行比較
dir = tieBreakOrder(k, pk);
}
TreeNode xp = p;
if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
// 如果最后確實(shí)沒(méi)找到對(duì)應(yīng)key的元素，則新建一個(gè)節(jié)點(diǎn)
Node xpn = xp.next;
TreeNode x = map.newTreeNode(h, k, v, xpn);
if (dir <= 0)
xp.left = x;
else
xp.right = x;
xp.next = x;
x.parent = x.prev = xp;
if (xpn != null)
((TreeNode) xpn).prev = x;
// 插入樹(shù)節(jié)點(diǎn)后平衡
// 把root節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)
moveRootToFront(tab, balanceInsertion(root, x));
return null;
}
}
}
尋找根節(jié)點(diǎn)；
從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始查找；
比較hash值及key值，如果都相同，直接返回，在putVal()方法中決定是否要替換value值；
根據(jù)hash值及key值確定在樹(shù)的左子樹(shù)還是右子樹(shù)查找，找到了直接返回；
如果最后沒(méi)有找到則在樹(shù)的相應(yīng)位置插入元素，并做平衡；
treeifyBin()方法
如果插入元素后鏈表的長(zhǎng)度大于等于8則判斷是否需要樹(shù)化。
final void treeifyBin(Node[] tab, int hash) {
int n, index;
Node e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
// 如果桶數(shù)量小于64，直接擴(kuò)容而不用樹(shù)化
// 因?yàn)閿U(kuò)容之后，鏈表會(huì)分化成兩個(gè)鏈表，達(dá)到減少元素的作用
// 當(dāng)然也不一定，比如容量為4，里面存的全是除以4余數(shù)等于3的元素
// 這樣即使擴(kuò)容也無(wú)法減少鏈表的長(zhǎng)度
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode hd = null, tl = null;
// 把所有節(jié)點(diǎn)換成樹(shù)節(jié)點(diǎn)
do {
TreeNode p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
// 如果進(jìn)入過(guò)上面的循環(huán)，則從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始樹(shù)化
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
TreeNode.treeify()方法
真正樹(shù)化的方法。
final void treeify(Node[] tab) {
TreeNode root = null;
for (TreeNode x = this, next; x != null; x = next) {
next = (TreeNode) x.next;
x.left = x.right = null;
// 第一個(gè)元素作為根節(jié)點(diǎn)且為黑節(jié)點(diǎn)，其它元素依次插入到樹(shù)中再做平衡
if (root == null) {
x.parent = null;
x.red = false;
root = x;
} else {
K k = x.key;
int h = x.hash;
Class kc = null;
// 從根節(jié)點(diǎn)查找元素插入的位置
for (TreeNode p = root; ; ) {
int dir, ph;
K pk = p.key;
if ((ph = p.hash) > h)
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);
// 如果最后沒(méi)找到元素，則插入
TreeNode xp = p;
if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
x.parent = xp;
if (dir <= 0)
xp.left = x;
else
xp.right = x;
// 插入后平衡，默認(rèn)插入的是紅節(jié)點(diǎn)，在balanceInsertion()方法里
root = balanceInsertion(root, x);
break;
}
}
}
}
// 把根節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到鏈表的頭節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榻?jīng)過(guò)平衡之后原來(lái)的第一個(gè)元素不一定是根節(jié)點(diǎn)了
moveRootToFront(tab, root);
}
從鏈表的第一個(gè)元素開(kāi)始遍歷；
將第一個(gè)元素作為根節(jié)點(diǎn)；
其它元素依次插入到紅黑樹(shù)中，再做平衡；
將根節(jié)點(diǎn)移到鏈表第一元素的位置（因?yàn)槠胶獾臅r(shí)候根節(jié)點(diǎn)會(huì)改變）；
get(Object key)方法
public V get(Object key) {
Node e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node getNode(int hash, Object key) {
Node[] tab;
Node first, e;
int n;
K k;
// 如果桶的數(shù)量大于0并且待查找的key所在的桶的第一個(gè)元素不為空
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 檢查第一個(gè)元素是不是要查的元素，如果是直接返回
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
// 如果第一個(gè)元素是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則按樹(shù)的方式查找
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode) first).getTreeNode(hash, key);
// 否則就遍歷整個(gè)鏈表查找該元素
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
計(jì)算key的hash值；
找到key所在的桶及其第一個(gè)元素；
如果第一個(gè)元素的key等于待查找的key，直接返回；
如果第一個(gè)元素是樹(shù)節(jié)點(diǎn)就按樹(shù)的方式來(lái)查找，否則按鏈表方式查找；
TreeNode.getTreeNode(int h, Object k)方法
final TreeNode getTreeNode(int h, Object k) {
// 從樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始查找
return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
}
final TreeNode find(int h, Object k, Class kc) {
TreeNode p = this;
do {
int ph, dir;
K pk;
TreeNode pl = p.left, pr = p.right, q;
if ((ph = p.hash) > h)
// 左子樹(shù)
p = pl;
else if (ph < h)
// 右子樹(shù)
p = pr;
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
// 找到了直接返回
return p;
else if (pl == null)
// hash相同但key不同，左子樹(shù)為空查右子樹(shù)
p = pr;
else if (pr == null)
// 右子樹(shù)為空查左子樹(shù)
p = pl;
else if ((kc != null ||
(kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
// 通過(guò)compare方法比較key值的大小決定使用左子樹(shù)還是右子樹(shù)
p = (dir < 0) ? pl : pr;
else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
// 如果以上條件都不通過(guò)，則嘗試在右子樹(shù)查找
return q;
else
// 都沒(méi)找到就在左子樹(shù)查找
p = pl;
} while (p != null);
return null;
}
經(jīng)典二叉查找樹(shù)的查找過(guò)程，先根據(jù)hash值比較，再根據(jù)key值比較決定是查左子樹(shù)還是右子樹(shù)。
remove(Object key)方法
public V remove(Object key) {
Node e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node[] tab;
Node p;
int n, index;
// 如果桶的數(shù)量大于0且待刪除的元素所在的桶的第一個(gè)元素不為空
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node node = null, e;
K k;
V v;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 如果第一個(gè)元素正好就是要找的元素，賦值給node變量后續(xù)刪除使用
node = p;
else if ((e = p.next) != null) {
if (p instanceof TreeNode)
// 如果第一個(gè)元素是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則以樹(shù)的方式查找節(jié)點(diǎn)
node = ((TreeNode) p).getTreeNode(hash, key);
else {
// 否則遍歷整個(gè)鏈表查找元素
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 如果找到了元素，則看參數(shù)是否需要匹配value值，如果不需要匹配直接刪除，如果需要匹配則看value值是否與傳入的value相等
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
if (node instanceof TreeNode)
// 如果是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，調(diào)用樹(shù)的刪除方法（以node調(diào)用的，是刪除自己）
((TreeNode) node).removeTreeNode(this, tab, movable);
else if (node == p)
// 如果待刪除的元素是第一個(gè)元素，則把第二個(gè)元素移到第一的位置
tab[index] = node.next;
else
// 否則刪除node節(jié)點(diǎn)
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
// 刪除節(jié)點(diǎn)后置處理
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}
先查找元素所在的節(jié)點(diǎn)；
如果找到的節(jié)點(diǎn)是樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則按樹(shù)的移除節(jié)點(diǎn)處理；
如果找到的節(jié)點(diǎn)是桶中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則把第二個(gè)節(jié)點(diǎn)移到第一的位置；
否則按鏈表刪除節(jié)點(diǎn)處理；
修改size，調(diào)用移除節(jié)點(diǎn)后置處理等；
TreeNode.removeTreeNode(…)方法
final void removeTreeNode(HashMap map, Node[] tab,
boolean movable) {
int n;
// 如果桶的數(shù)量為0直接返回
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
return;
// 節(jié)點(diǎn)在桶中的索引
int index = (n - 1) & hash;
// 第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)，根左子節(jié)點(diǎn)
TreeNode first = (TreeNode) tab[index], root = first, rl;
// 后繼節(jié)點(diǎn)，前置節(jié)點(diǎn)
TreeNode succ = (TreeNode) next, pred = prev;
if (pred == null)
// 如果前置節(jié)點(diǎn)為空，說(shuō)明當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是根節(jié)點(diǎn)，則把后繼節(jié)點(diǎn)賦值到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置，相當(dāng)于刪除了當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
tab[index] = first = succ;
else
// 否則把前置節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于刪除了當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
pred.next = succ;
// 如果后繼節(jié)點(diǎn)不為空，則讓后繼節(jié)點(diǎn)的前置節(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前置節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于刪除了當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
if (succ != null)
succ.prev = pred;
// 如果第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為空，說(shuō)明沒(méi)有后繼節(jié)點(diǎn)了，直接返回
if (first == null)
return;
// 如果根節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)不為空，則重新查找父節(jié)點(diǎn)
if (root.parent != null)
root = root.root();
// 如果根節(jié)點(diǎn)為空，則需要反樹(shù)化（將樹(shù)轉(zhuǎn)化為鏈表）
// 如果需要移動(dòng)節(jié)點(diǎn)且樹(shù)的高度比較小，則需要反樹(shù)化
if (root == null
|| (movable
&& (root.right == null
|| (rl = root.left) == null
|| rl.left == null))) {
tab[index] = first.untreeify(map); // too small
return;
}
// 以上都是刪除鏈表中的節(jié)點(diǎn)，下面才是直接刪除紅黑樹(shù)的節(jié)點(diǎn)（因?yàn)門(mén)reeNode本身即是鏈表節(jié)點(diǎn)又是樹(shù)節(jié)點(diǎn)）
// 下面代碼紅黑樹(shù)相關(guān)的，此處不過(guò)多注釋。刪除紅黑樹(shù)節(jié)點(diǎn)的大致過(guò)程是尋找右子樹(shù)中最小的節(jié)點(diǎn)放到刪除節(jié)點(diǎn)的位置，然后做平衡
TreeNode本身既是鏈表節(jié)點(diǎn)也是紅黑樹(shù)節(jié)點(diǎn)；
先刪除鏈表節(jié)點(diǎn)；
再刪除紅黑樹(shù)節(jié)點(diǎn)并做平衡；
總結(jié)
HashMap是一種散列表，采用（數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑樹(shù)）的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；
HashMap的默認(rèn)初始容量為16（1<<4），默認(rèn)裝載因子為0.75f，容量總是2的n次方；
HashMap擴(kuò)容時(shí)每次容量變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍；
當(dāng)桶的數(shù)量小于64時(shí)不會(huì)進(jìn)行樹(shù)化，只會(huì)擴(kuò)容；
當(dāng)桶的數(shù)量大于64且單個(gè)桶中元素的數(shù)量大于8時(shí)，進(jìn)行樹(shù)化；
當(dāng)單個(gè)桶中元素?cái)?shù)量小于6時(shí)，進(jìn)行反樹(shù)化；
HashMap是非線程安全的容器；
HashMap查找添加元素的時(shí)間復(fù)雜度都為O(1)；
紅黑樹(shù)小結(jié)
紅黑樹(shù)具有以下5種性質(zhì)：
（1）節(jié)點(diǎn)是紅色或黑色。
（2）根節(jié)點(diǎn)是黑色。
（3）每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)（NIL節(jié)點(diǎn)，空節(jié)點(diǎn)）是黑色的。
（4）每個(gè)紅色節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)都是黑色。(從每個(gè)葉子到根的所有路徑上不能有兩個(gè)連續(xù)的紅色節(jié)點(diǎn))
（5）從任一節(jié)點(diǎn)到其每個(gè)葉子的所有路徑都包含相同數(shù)目的黑色節(jié)點(diǎn)。
紅黑樹(shù)的時(shí)間復(fù)雜度為O(log n)，與樹(shù)的高度成正比。
紅黑樹(shù)每次的插入、刪除操作都需要做平衡，平衡時(shí)有可能會(huì)改變根節(jié)點(diǎn)的位置，顏色轉(zhuǎn)換，左旋，右旋等。
