调试JDK源码-一步一步看HashMap怎么Hash和扩容

调试JDK源码-一步一步看HashMap怎么Hash和扩容

调试JDK源码-ConcurrentHashMap实现原理

调试JDK源码-HashSet实现原理

调试JDK源码-调试JDK源码-Hashtable实现原理以及线程安全的原因



还是调试源码最好。

开发环境 JDK1.8+NetBeans8.1

说明：调试HashMap的 public V put(K key, V value) 方法并查看key的值时不能显示变量的值，原因在于oracle提供的jre中rt.jar不带debug信息。

orcale在编译src时使用了 javac -g:none，意思是不带任何调试信息，这样可以减小rt.jar的大小。若想正常调试jdk，就只能重新编译src.zip。

当然也可以只编译单个需要关注的java即可，例如HashMap.java。

一.解压src.zip

解压src.zip到E:\workspace\下，

src.zip在安装的C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_25下

二.javac -g重编译

重新编译src\java\util下的HashMap.java

Windows下进入DOS环境，输入

E:\workspace\src\java\util

然后再输入E:就直接到了E:\workspace\src\java\util

默认如果不带-g编译是没有调试信息是不够的。

# javac -g HashMap.java



三.替换rt.jar

将编译好的所有的HashMap.class都放入C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_25\jre\lib的rt.jar





说明：需要做好备份以防搞错。

参考：eclipse如何debug调试jdk源码

初调HashMap，如何修改JDK的源码进行调试

编译JDK源代码，开启Debug信息

四.调试HashMap

先看看HashMap的理论吧

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.junit.Test;

public class TestHash {

@Test
public void testHashMap() throws Exception {
System.out.println("==========================");
Map<String, String> m = new HashMap<String, String>();
for (int i = 0; i < 18; i++) {
m.put((char) (i + 65) + (char) (i + 66) + (char) (i + 67) + "", i + ">>>http://blog.csdn.net/unix21/");
}
System.out.println("==========================");
}
}

下面是源码

/**
* 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;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
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);
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;
}

1.第一次进入源码

先初始化增长因子





一开始声明一个

transient Node<K,V>[] table;

java 的transient关键字为我们提供了便利，你只需要实现Serilizable接口，将不需要序列化的属性前添加关键字transient，序列化对象的时候，这个属性就不会序列化到指定的目的地中。

Java transient关键字使用小记

函数体内声明一个Node<K,V>[] tab

一开始table=null，所以tab也是null的

可以看到n=16，如果不使用-g编译是看不到n的，这说明初始的tab长度是16。

然后给tab进行初始化，p=tab[0]=null



2.插入newNode



最终会调用static class Node<K,V>的Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next)

/**
* Basic hash bin node, used for most entries.  (See below for
* TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.)
*/
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;

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;
}
}

第一个Node节点就有值了，其next为null.

关于静态嵌套类











3.回到putVal

tab[0]就是返回的Node



4.查看是否需要扩容



还不到threshold的上限12 ，所以无需扩容。

5.HashMap第二次put进入putVal

很显然这个时候table不为空，因为前次已经插值了。



i=3,p=tab[3]



新的node插入在tab[3]上，此次依然无需扩容。

第4次插值



第7次插值



第11次



第12次



第13次



tab和



此次需要扩容



点开oldTab



下一步



下一步



下一步，threshold升为24



下一步



newTab



oldTab



oldTab[0]



oldTab[j] = null;



下一步



下一步next = e.next;



下一步



下一步



下一步



下一步(e = next) != null



下一步



经过N此循环之后



newTab



oldTab



回到putVal



扩容之后再次进入第14次进入



tab





关于HashMap就分析到此，网上有几篇写的不错的帖子结合看看就更明白了，建议阅读下：

深入Java集合学习系列：HashMap的实现原理 引文 深入Java集合学习系列：HashMap的实现原理 原文

HashMap什么时候进行扩容呢？当HashMap中的元素个数超过数组大小*loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为0.75，这是一个折中的取值。

也就是说，默认情况下，数组大小为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，

然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。