深入理解HashMap(三): 关键源码逐行分析之构造函数

QiuyueZhong 发布于2019-08-19 10:50 / 1747人阅读

摘要：前言系列文章目录上一篇我们说明了的算法说到在构造时会自动将设为的整数次幂本篇我们就来聊聊的构造函数本文的源码基于版本构造函数共有四个构造函数默认初始大小默认负载因子没有指定时使用默认值即默认初始大小默认负载因子指定初始大小但使用默认负载因子

前言

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上一篇我们说明了HashMap的hash算法, 说到HashMap在构造时会自动将table设为2的整数次幂.

本篇我们就来聊聊HashMap的构造函数.

本文的源码基于 jdk8 版本.

构造函数

HashMap 共有四个构造函数

</>复制代码 
public class HashMap extends AbstractMap implements Map, Cloneable, Serializable {
    // 默认初始大小 16
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    // 默认负载因子 0.75
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
     
    final float loadFactor;
    
    /**
     * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
     *
     * @serial
     */
    // (The javadoc description is true upon serialization.
    // Additionally, if the table array has not been allocated, this
    // field holds the initial array capacity, or zero signifying
    // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
    int threshold;
    
    transient Node[] table;
     
    // 没有指定时, 使用默认值
    // 即默认初始大小16, 默认负载因子 0.75
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }
    
    // 指定初始大小, 但使用默认负载因子
    // 注意这里其实是调用了另一个构造函数
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    
    // 指定初始大小和负载因子
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
        this.loadFactor = loadFactor;
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }
    
    // 利用已经存在的map创建HashMap
    public HashMap(Map m) {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        putMapEntries(m, false);
    }
        
}

不知道大家发现了没有, 即使我们在构造函数中指定了initialCapacity, 这个值也只被用来计算 threshold

</>复制代码 
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);

而 threshold 这个值在初始化table时, 就代表了数组的初始大小, 这个我们到后面用到的时候讲.

我们先来看看tableSizeFor函数干了什么事:

</>复制代码 
/**
 * Returns a power of two size for the given target capacity.
 */
static final int tableSizeFor(int cap) {
    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;
}

tableSizeFor这个方法用于找到大于等于initialCapacity的最小的2的幂, 这个算法还是很精妙的, 这里我稍微解释一下:
我们知道, 当一个32位整数不为0时, 32bit中至少有一个位置为1, 上面5个移位操作的目的在于, 将 从最高位的1开始, 一直到最低位的所有bit 全部设为1, 最后再加1(注意, 一开始是先cap-1的), 则得到的数就是大于等于initialCapacity的最小的2的幂. 读者自己找一个数算一下就明白了, 也可以参照这一篇博客.

最后我们来看最后一个构造函数, 它调用了 putMapEntries 方法:

</>复制代码 
final void putMapEntries(Map m, boolean evict) {
    int s = m.size();
    if (s > 0) {
        if (table == null) { // pre-size
            float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
            int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                     (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
            if (t > threshold)
                threshold = tableSizeFor(t);
        }
        else if (s > threshold)
            resize();
        for (Map.Entry e : m.entrySet()) {
            K key = e.getKey();
            V value = e.getValue();
            putVal(hash(key), key, value, false, evict);
        }
    }
}

我们知道, 当使用构造函数HashMap(Map m) 时, 我们并没有为 table 赋值, 所以, table值一定为null, 我们先根据传入Map的大小计算 threshold 值, 然后判断需不需要扩容, 最后调用 putVal方法将传入的Map插入table中.

resize 和 putVal 方法我们以后再细讲.

总结

通过上面对四个构造函数的分析我们发现, 除了最后一个构造函数, 其他三个函数:

</>复制代码 
HashMap()
HashMap(int initialCapacity)
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

的调用中, 最多只牵涉到HashMap的两个Field loadFactor, threshold, 而并不牵涉到 table 变量.

这说明HashMap中, table的初始化或者使用不是在构造函数中进行的, 而是在实际用到的时候, 事实上, 它是在HashMap扩容的时候实现的, 即resize函数, 我们在下一篇文章中讨论.

(完)

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