HashMap源碼分析--jdk1.8

JDK1.8

ArrayList源碼分析--jdk1.8
LinkedList源碼分析--jdk1.8
HashMap源碼分析--jdk1.8
AQS源碼分析--jdk1.8
ReentrantLock源碼分析--jdk1.8

HashMap概述

??1. HashMap是可以動態擴容的數組，基于數組、鏈表、紅黑樹實現的集合。
??2. HashMap支持鍵值對取值、克隆、序列化，元素無序，key不可重復value可重復，都可為null。
??3. HashMap初始默認長度16，超出擴容2倍，填充因子0.75f。
??4.HashMap當鏈表的長度大于8的且數組大小大于64時，鏈表結構轉變為紅黑樹結構。

HashMap數據結構

??數據結構是集合的精華所在，數據結構往往也限制了集合的作用和側重點，了解各種數據結構是我們分析源碼的必經之路。
??HashMap的數據結構如下：數組+鏈表+紅黑樹

HashMap源碼分析

/*
 * 用數組+鏈表+紅黑樹實現的集合，支持鍵值對查找
 */
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

    /**
     * 默認初始容量-必須是2的冪
     * 1*2的4次方    默認長度16
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

    /**
     * 最大容量 
     * 1*2的30次方   最大容量1073741824
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     *  默認的填充因子  0.75
     *  負載因子0.75是對空間和時間效率的一個平衡選擇，建議大家不要修改，除非在時間和空間比較特殊的情況下，
     *  如果內存空間很多而又對時間效率要求很高，可以降低負載因子Load factor的值；
     *  相反，如果內存空間緊張而對時間效率要求不高，可以增加負載因子loadFactor的值，這個值可以大于1
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 當桶(bucket)上的節點數大于這個值時會轉成紅黑樹
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    /**
     * 當桶(bucket)上的節點數小于這個值時樹轉鏈表
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    /**
     * 桶中結構轉化為紅黑樹對應的table的最小大小
     */
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

    /**
     * Node是單向鏈表，它實現了Map.Entry接口
     */
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;
      //構造函數Hash值 鍵 值 下一個節點
        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);
        }

        // 實現接口定義的方法，且該方法不可被重寫
        // 設值，返回舊值
        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }
      //構造函數Hash值 鍵 值 下一個節點
      /*
       * 重寫父類Object的equals方法，且該方法不可被自己的子類再重寫
       * 判斷相等的依據是，只要是Map.Entry的一個實例，并且鍵鍵、值值都相等就返回True
       */
        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;
        }
    }
    /**
    *使用默認初始容量（16）和默認加載因子（0.75）構造一個空的 HashMap 
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
         // 初始化填充因子
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }
    /**
     * 使用默認加載因子0.75f,容量使用參數initialCapacity
     */
    public HashMap(int initialCapacity) {
         // 調用HashMap(int, float)型構造函數
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
 /**
     * @param  initialCapacity the initial capacity 初始容量
     * @param  loadFactor      the load factor      加載因子
     * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
     *         or the load factor is nonpositive
     */
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        // 初始容量不能小于0，否則報錯
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        // 初始容量不能大于最大值，否則為最大值
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        // 填充因子不能小于或等于0，不能為非數字
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
        // 初始化填充因子  
        this.loadFactor = loadFactor;
        // 初始化threshold大小
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }
    /**
     * @param   m the map whose mappings are to be placed in this map
     * @throws  NullPointerException if the specified map is null
     */
    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        // 初始化填充因子
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        // 將m中的所有元素添加至HashMap中
        putMapEntries(m, false);
    }
     /**
     * Returns a power of two size for the given target capacity.
     * 返回大于initialCapacity的最小的二次冪數值
     * 16 32 64 128
     */
    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;
    }

HashMap繼承和實現分析

?? HashMap extends AbstractMap
?? AbstractMap extends Object
??java中所有類都繼承Object，所以HashMap的繼承結構如上圖。
?? 1. AbstractMap是一個抽象類，實現了Map<K,V>接口，Map<K,V>定義了一些Map(K,V)鍵值對通用方法，而AbstractMap抽象類中可以有抽象方法，還可以有具體的實現方法，AbstractMap實現接口中一些通用的方法，實現了基礎的/get/remove/containsKey/containsValue/keySet方法，HashMap再繼承AbstractMap，拿到通用基礎的方法，然后自己在實現一些自己特有的方法，這樣的好處是：讓代碼更簡潔，繼承結構最底層的類中通用的方法，減少重復代碼，從上往下，從抽象到具體，越來越豐富，可復用。
?? 2.HashMap實現了Map<K,V>、Cloneable、Serializable接口
?? ??1)Map<K,V>接口，定義了Map鍵值對通用的方法，1.8中為了加強接口的能力，使得接口可以存在具體的方法，前提是方法需要被default或static關鍵字所修飾，Map中實現了一些通用方法實現，使接口更加抽象。
?? ??2)Cloneable接口，可以使用Object.Clone()方法。
?? ??3)Serializable接口，序列化接口，表明該類可以被序列化，什么是序列化？簡單的說，就是能夠從類變成字節流傳輸，反序列化，就是從字節流變成原來的類

HashMap核心方法分析

1. put方法(10種實現)--增/修改? ?

?? ??1)V put(K key, V value)；//map添加元素

/**
 * 新增元素
 */
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
 * onlyIfAbsent默認傳false，覆蓋更改現有值
 * onlyIfAbsent傳true，不覆蓋更改現有值
 * @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;
    //如果table為空 或者 長度為0
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        //擴容
        n = (tab = resize()).length;
    //計算index，并對null做處理 
    // (n - 1) & hash 確定元素存放在哪個桶中，桶為空，新生成結點放入桶中(此時，這個結點是放在數組中)
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    // 桶中已經存在元素
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        //如果key存在 直接覆蓋 value
        // 比較桶中第一個元素(數組中的結點)的hash值相等，key相等
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            // 將第一個元素賦值給e，用e來記錄
            e = p;
        //如果table[i]是紅黑樹 直接在紅黑樹中插入
        // hash值不相等，即key不相等；為紅黑樹結點
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        //如果是鏈表  則遍歷鏈表
        else {
            // 在鏈表最末插入結點
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                // 到達鏈表的尾部
                if ((e = p.next) == null) {
                     // 在尾部插入新結點
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 結點數量達到閾值，轉化為紅黑樹
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    // 跳出循環
                    break;
                }
                // 判斷鏈表中結點的key值與插入的元素的key值是否相等
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    // 相等，跳出循環
                    break;
                // 用于遍歷桶中的鏈表，與前面的e = p.next組合，可以遍歷鏈表
                p = e;
            }
        }
        // 表示在桶中找到key值、hash值與插入元素相等的結點
        if (e != null) { // existing mapping for key
            // 記錄e的value
            V oldValue = e.value;
            // onlyIfAbsent為false或者舊值為null
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                //用新值替換舊值
                e.value = value;
            // 訪問后回調
            afterNodeAccess(e);
            // 返回舊值
            return oldValue;
        }
    }
    // 結構性修改
    ++modCount;
    // 實際大小大于閾值則擴容
    if (++size > threshold)
        resize();
    // 插入后回調，用來回調移除最早放入Map的對象(LinkedHashMap中實現了，HashMap中為空實現)
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

 static final int hash(Object key) {
    int h;
    // h = key.hashCode() 為第一步 取hashCode值
    // h ^ (h >>> 16)  為第二步 高位參與運算
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

?? ??2)putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)；//添加Map全部元素

/**
 * 添加Map全部元素
 */
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    putMapEntries(m, true);
}
 /**
 * Implements Map.putAll and Map constructor
 * @param m the map
 * @param evict false when initially constructing this map, else
 * true (relayed to method afterNodeInsertion).
 */
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
    int s = m.size();
    if (s > 0) {
        // 判斷table是否已經初始化
        if (table == null) { // pre-size
             // 未初始化，s為m的實際元素個數
            float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
            int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                     (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
            // 計算得到的t大于閾值，則初始化閾值
            if (t > threshold)
                threshold = tableSizeFor(t);
        }
        // 已初始化，并且m元素個數大于閾值，進行擴容處理
        else if (s > threshold)
            resize();
        // 將m中的所有元素添加至HashMap中
        for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
            K key = e.getKey();
            V value = e.getValue();
            putVal(hash(key), key, value, false, evict);
        }
    }
}
/**
 * 擴容
 * ①.在jdk1.8中，resize方法是在hashmap中的鍵值對大于閥值時或者初始化時，就調用resize方法進行擴容；
 * ②.每次擴展的時候，都是擴展2倍:16、32、64、128...
*  ③.擴展后Node對象的位置要么在原位置，要么移動到原偏移量兩倍(2次冪)的位置。
 * @return the table
 */
final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;//oldTab指向hash桶數組
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {//如果oldCap大于的話，就是hash桶數組不為空
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//如果大于最大容量了，就賦值為整數最大的閥值
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        //如果當前hash桶數組的長度在擴容后仍然小于最大容量 并且oldCap大于默認值16,就擴充為原來的2倍
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; // double threshold 雙倍擴容閥值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);
    }
    //計算新的resize上限
    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];//新建hash桶數組
    table = newTab;//將新數組的值復制給舊的hash桶數組
    if (oldTab != null) {//進行擴容操作，復制Node對象值到新的hash桶數組
        //把每個bucket都移動到新的buckets中
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node<K,V> e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {//如果舊的hash桶數組在j結點處不為空，復制給e
                oldTab[j] = null;//將舊的hash桶數組在j結點處設置為空，方便gc
                if (e.next == null)//如果e后面沒有Node結點
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;//直接對e的hash值對新的數組長度求模獲得存儲位置
                else if (e instanceof TreeNode)//如果e是紅黑樹的類型，那么添加到紅黑樹中
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { // preserve order 鏈表優化重hash的代碼塊
                    Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                    Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K,V> next;
                    do {
                        next = e.next;//將Node結點的next賦值給next
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {//如果結點e的hash值與原hash桶數組的長度作與運算為0   原索引
                            if (loTail == null)//如果loTail為null
                                loHead = e;//將e結點賦值給loHead
                            else
                                loTail.next = e;//否則將e賦值給loTail.next
                            loTail = e;//然后將e復制給loTail
                        }
                        // 原索引+oldCap
                        else {//如果結點e的hash值與原hash桶數組的長度作與運算不為0
                            if (hiTail == null)//如果hiTail為null
                                hiHead = e;//將e賦值給hiHead
                            else
                                hiTail.next = e;//如果hiTail不為空，將e復制給hiTail.next
                            hiTail = e;//將e復制個hiTail
                        }
                    } while ((e = next) != null);//直到e為空
                    //原索引放到bucket里
                    if (loTail != null) {//如果loTail不為空
                        loTail.next = null;//將loTail.next設置為空
                        newTab[j] = loHead;//將loHead賦值給新的hash桶數組[j]處
                    }
                    //原索引+oldCap放到bucket里
                    if (hiTail != null) {//如果hiTail不為空
                        hiTail.next = null;//將hiTail.next賦值為空
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;//將hiHead賦值給新的hash桶數組[j+舊hash桶數組長度]
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

?? ??3)V putIfAbsent(K key, V value)；//如果key存在，則跳過，不覆蓋value值，onlyIfAbsent傳true，不覆蓋更改現有值

/**
 * 如果key存在則跳過，不覆蓋value值，onlyIfAbsent傳true，不覆蓋更改現有值
 * 如果key不存在則put
 * @param key
 * @param value
 * @return
 */
@Override
public V putIfAbsent(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, true, true);
}

?? ??4)merge(K key, V value,BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction)；//用某種方法更新原來的value值

/**
 * 用某種方法更新原來的value值
 * BiFunction支持函數式變成，lambda表達式，如：String::concat拼接
 * @param key
 * @param value
 * @param remappingFunction
 * @return
 */
@Override
public V merge(K key, V value,
               BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
    if (value == null)
        throw new NullPointerException();
    if (remappingFunction == null)
        throw new NullPointerException();
    int hash = hash(key);
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first; int n, i;
    int binCount = 0;
    TreeNode<K,V> t = null;
    Node<K,V> old = null;// 該key原來的節點對象
    if (size > threshold || (tab = table) == null ||
        (n = tab.length) == 0)//判斷是否需要擴容
        n = (tab = resize()).length;
    if ((first = tab[i = (n - 1) & hash]) != null) {
        if (first instanceof TreeNode)// 取出old Node對象
            old = (t = (TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
        else {
            Node<K,V> e = first; K k;
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                    old = e;
                    break;
                }
                ++binCount;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    if (old != null) {//如果 old Node 存在
        V v;
        if (old.value != null)
            // 如果old存在，執行lambda，算出新的val并寫入old Node后返回。
            v = remappingFunction.apply(old.value, value);
        else
            v = value;
        if (v != null) {
            old.value = v;
            afterNodeAccess(old);
        }
        else
            removeNode(hash, key, null, false, true);
        return v;
    }
    if (value != null) {
        //如果old不存在且傳入的newVal不為null，則put新的kv
        if (t != null)
            t.putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            tab[i] = newNode(hash, key, value, first);
            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
                treeifyBin(tab, hash);
        }
        ++modCount;
        ++size;
        afterNodeInsertion(true);
    }
    return value;
}

?? ??5)compute(K key,BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)；//根據已知的 k v 算出新的v并put

/**
 * 根據已知的 k v 算出新的v并put。
 * 如果根據key獲取的oldVal為空則lambda中涉及到oldVal的計算會報空指針。
 * 如：map.compute("a", (key, oldVal) -> oldVal + 1); 如果oldVal為null，則空指針
 * 源碼和merge類似
 * BiFunction返回值作為新的value，BiFunction有二個參數
 * @param key
 * @param remappingFunction
 * @return
 */
@Override
public V compute(K key,
                 BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
    if (remappingFunction == null)
        throw new NullPointerException();
    int hash = hash(key);
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first; int n, i;
    int binCount = 0;
    TreeNode<K,V> t = null;
    Node<K,V> old = null;
    if (size > threshold || (tab = table) == null ||
        (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((first = tab[i = (n - 1) & hash]) != null) {
        if (first instanceof TreeNode)
            old = (t = (TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
        else {
            Node<K,V> e = first; K k;
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                    old = e;
                    break;
                }
                ++binCount;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    V oldValue = (old == null) ? null : old.value;
    V v = remappingFunction.apply(key, oldValue);
    if (old != null) {
        if (v != null) {
            old.value = v;
            afterNodeAccess(old);
        }
        else
            removeNode(hash, key, null, false, true);
    }
    else if (v != null) {
        if (t != null)
            t.putTreeVal(this, tab, hash, key, v);
        else {
            tab[i] = newNode(hash, key, v, first);
            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
                treeifyBin(tab, hash);
        }
        ++modCount;
        ++size;
        afterNodeInsertion(true);
    }
    return v;
}

?? ??6)computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction);//當key不存在時才put，如果key存在則無效

 /**
 * 當key不存在時才put，如果key存在則無效
 * 如：computeIfAbsent(keyC, k -> genValue(k));
 * Function返回值作為新的value,Function只有一個參數
 * @param key
 * @param mappingFunction
 * @return
 */
@Override
public V computeIfAbsent(K key,
                         Function<? super K, ? extends V> mappingFunction) {
    if (mappingFunction == null)
        throw new NullPointerException();
    int hash = hash(key);
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first; int n, i;
    int binCount = 0;
    TreeNode<K,V> t = null;
    Node<K,V> old = null;
    if (size > threshold || (tab = table) == null ||
        (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((first = tab[i = (n - 1) & hash]) != null) {
        if (first instanceof TreeNode)
            old = (t = (TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
        else {
            Node<K,V> e = first; K k;
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                    old = e;
                    break;
                }
                ++binCount;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
        V oldValue;
        if (old != null && (oldValue = old.value) != null) {
            afterNodeAccess(old);
            return oldValue;
        }
    }
    V v = mappingFunction.apply(key);
    if (v == null) {
        return null;
    } else if (old != null) {
        old.value = v;
        afterNodeAccess(old);
        return v;
    }
    else if (t != null)
        t.putTreeVal(this, tab, hash, key, v);
    else {
        tab[i] = newNode(hash, key, v, first);
        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
            treeifyBin(tab, hash);
    }
    ++modCount;
    ++size;
    afterNodeInsertion(true);
    return v;
}

?? ??7)computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction);//compute方法的補充，如果key存在，則覆蓋新的BiFunction計算出的value值，如果不存在則跳過

/**
 * compute方法的補充，如果key存在，則覆蓋新的BiFunction計算出的value值，如果不存在則跳過
 * @param key
 * @param remappingFunction
 * @return
 */
public V computeIfPresent(K key,
                          BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
    if (remappingFunction == null)
        throw new NullPointerException();
    Node<K,V> e; V oldValue;
    int hash = hash(key);
    if ((e = getNode(hash, key)) != null &&
        (oldValue = e.value) != null) {
        V v = remappingFunction.apply(key, oldValue);
        if (v != null) {
            e.value = v;
            afterNodeAccess(e);
            return v;
        }
        else
            removeNode(hash, key, null, false, true);
    }
    return null;
}

?? ??8)V replace(K key, V value);//替換新值

/**
 * 如果key存在不為空，則替換新的value值
 */
@Override
public V replace(K key, V value) {
    Node<K,V> e;
    if ((e = getNode(hash(key), key)) != null) {
        V oldValue = e.value;
        e.value = value;
        afterNodeAccess(e);
        return oldValue;
    }
    return null;
}

?? ??9)replace(K key, V oldValue, V newValue);//判斷oldValue是否是當前key的值，再替換新值

/**
 * 如果key存在不為空并且oldValue等于當前key的值，則替換新的value值
 */
@Override
public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
    Node<K,V> e; V v;
    if ((e = getNode(hash(key), key)) != null &&
        ((v = e.value) == oldValue || (v != null && v.equals(oldValue)))) {
        e.value = newValue;
        afterNodeAccess(e);
        return true;
    }
    return false;
}

?? ??10)replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function);//替換新值

/**
 * 根據lambda函數替換符合規則的值
 */
@Override
public void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function) {
    Node<K,V>[] tab;
    if (function == null)
        throw new NullPointerException();
    if (size > 0 && (tab = table) != null) {
        int mc = modCount;
        for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
            for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                e.value = function.apply(e.key, e.value);
            }
        }
        if (modCount != mc)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

總結：
? ?正常情況下會擴容2倍，特殊情況下（新擴展數組大小已經達到了最大值）則只取最大值1 << 30。
? ?

2.remove方法(2種重載實現)--刪

?? ??1)V remove(Object key); //根據key 刪除元素?? ??

/**
 * 根據key 刪除元素
 */
public V remove(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
        null : e.value;
}?
 /**
 * Implements Map.remove and related methods
 *
 * @param hash hash for key
 * @param key the key
 * @param value the value to match if matchValue, else ignored
 * @param matchValue if true only remove if value is equal
 * @param movable if false do not move other nodes while removing
 * @return the node, or null if none
 */
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                           boolean matchValue, boolean movable) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            node = p;
        else if ((e = p.next) != null) {
            if (p instanceof TreeNode)
                node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
            else {
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key ||
                         (key != null && key.equals(k)))) {
                        node = e;
                        break;
                    }
                    p = e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                             (value != null && value.equals(v)))) {
            if (node instanceof TreeNode)
                ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            else if (node == p)
                tab[index] = node.next;
            else
                p.next = node.next;
            ++modCount;
            --size;
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
    }
    return null;
}

?? ??2)remove(Object key, Object value); //根據key,value 刪除元素?

 /**
 * 根據key,value 刪除元素?
 */
   @Override
public boolean remove(Object key, Object value) {
    return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
}

3.get方法(2種實現)--查

/**
 * 返回指定的值
 */
     public V get(Object key) {
                Node<K,V> e;
                return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
        }

/**
* @author jiaxiaoxian
* @date 2019年2月12日 
* 如果key不為空則返回key的值，否則返回默認值
 */
    @Override
        public V getOrDefault(Object key, V defaultValue) {
                Node<K,V> e;
                return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? defaultValue : e.value;
        }

4.keySet方法--返回所有key，以Set結構返回

/**
 * 返回所有key，以Set結構返回
 */
public Set<K> keySet() {
    Set<K> ks;
    return (ks = keySet) == null ? (keySet = new KeySet()) : ks;
}

5.clone方法--克隆

 /**
 * 復制，返回此HashMap 的淺拷貝
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public Object clone() {
    HashMap<K,V> result;
    try {
        result = (HashMap<K,V>)super.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        // this shouldn't happen, since we are Cloneable
        throw new InternalError(e);
    }
    result.reinitialize();
    result.putMapEntries(this, false);
    return result;
}

7.clear方法--清空HashMap

/**
 * 清空HashMap
 */
public void clear() {
    Node<K,V>[] tab;
    modCount++;
    if ((tab = table) != null && size > 0) {
        size = 0;
        for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
            tab[i] = null;
    }
}

8.containsKey方法--是否存在此key

/**
 * 是否存在此key
 */
  public boolean containsKey(Object key) {
    return getNode(hash(key), key) != null;
}

9.containsValue方法--是否存在此value

/**
 * 是否存在此value
 */
  public boolean containsValue(Object value) {
    Node<K,V>[] tab; V v;
    if ((tab = table) != null && size > 0) {
        for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
            for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                if ((v = e.value) == value ||
                    (value != null && value.equals(v)))
                    return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

10.entrySet方法--返回key,value的Set結果

/**
 * 返回key,value的Set結果
 */
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
    Set<Map.Entry<K,V>> es;
    return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
}

HashMap總結

1）HashMap的key、value都可以存放null，key不可重復，value可重復，是數組鏈表紅黑樹的數據結構。
2）HashMap區別于數組的地方在于能夠自動擴展大小，其中關鍵的方法就是resize()方法，擴容為2倍。
3）HashMap由于本質是數組，在不沖突的情況下，查詢效率很高，hash沖突后會形成鏈表，查找時多一層
遍歷，當鏈表長度到8并且數組長度大于64，轉成紅黑樹存儲，提高查詢效率。
4）初始化數組時推薦給初始長度，反復擴容會增加時耗，影響性能效率，HashMap需要注意負載因子0.75f，
初始16，當長度大于(16*0.75)12的時候會擴容為32，所以初始長度設置需要卻別對待。
5）HashMap是一種散列表，采用（數組 + 鏈表 + 紅黑樹）的存儲結構。
6）當桶的數量大于64且單個桶中元素的數量大于8時，進行樹化。
7）當單個桶中元素數量小于6時，進行反樹化。
8）HashMap是非線程安全的容器。
9）HashMap查找添加元素的時間復雜度都為O(1)。