HashMap在JDK1.8中的源码解析与改进

"这篇文档是关于Java HashMap在JDK1.8版本的源码解析，对比了JDK1.7的实现，重点关注了TreeNode的引入及其功能，以及HashMap的put方法实现。" 在JDK1.8中，HashMap引入了一个重要的优化——TreeNode，这是红黑树（Red-Black Tree）节点的实现，用于处理哈希冲突时形成的链表过长的情况。在JDK1.7中，当哈希冲突发生时，HashMap会简单地将元素添加到链表的末尾。然而，如果哈希冲突过于频繁，链表会变得很长，这会导致在查找、插入和删除操作时性能下降。为了解决这个问题，JDK1.8引入了TreeNode，当链表长度达到一定阈值（默认为8）时，HashMap会将链表转换为红黑树，以提高查找效率。 `put`方法是HashMap的核心操作之一，其内部实现如下： 1. 首先检查`table`是否为空，如果为空，会调用`resize()`初始化或扩展表。 2. 计算键的哈希值，并通过`(n-1)&hash`计算出该元素应存储的位置（桶索引）。 3. 如果桶当前位置为空，直接创建新的Node并插入。 4. 如果桶中已有元素，根据哈希值和键进行判断： - 如果哈希值相同且键相等，更新或替换值（取决于`onlyIfAbsent`参数）。 - 如果当前元素是TreeNode，说明链表已树化，调用`putTreeVal`在树中插入。 - 如果是普通Node，遍历链表寻找哈希值和键相等的元素，未找到则在链表末尾插入。当链表长度达到8时，会调用`treeifyBin`方法将链表树化。 `putTreeVal`方法在TreeNode中实现，它将键值对插入到红黑树中，保持树的平衡，从而保证查找、插入和删除的时间复杂度为O(log n)。 `treeifyBin`方法会在链表长度达到阈值时被调用，它会将链表转换为红黑树。这个过程包括创建一个新的TreeNode作为树的根，然后将链表中的元素逐个插入到树中。 `un-treeify`则是当树的节点数减少到一定程度（默认为6）时，将红黑树退化回链表的过程，以避免过度维护树结构带来的额外开销。 JDK1.8的HashMap通过引入TreeNode和红黑树，显著提高了处理哈希冲突的效率，尤其是在高冲突率的情况下。同时，动态地在链表和树之间转换，使得HashMap在空间和时间性能上取得了良好的平衡。