HashMap底层实现原理

HashMap是面试时经常会问到的问题。

数据存储结构：

在JDK1.7中，HashMap的数据存储结构是数组 加 链表；
在JDK1.8中，HashMap的数据存储结构是数组 加 链表 加 红黑树，之所以在JDK1.8中加入红黑树，是因为当链表的长度过长时，查询效率会降低，而红黑树的查询速度快，为了加快查询效率，当链表的数据长度达到8时，转换为红黑树，当数据长度降为6时，转换回链表；

数据存储原理：

当使用HashMap存储数据时，对数据的key进行hash运算得到hash值，然后对hash值取模得到数组下标，然后查询hashMap对应的数组下标位置上是否存在数据，若无，则将Node添加到在该位置，存储四个属性（key，value，hashcode，next(null) ）；若对应数组下标位置上存在Node，则替换该元素，存储四个属性（key，value，hashcode，next(之前元素的key) ），之前元素以链表形式向下延伸，当单向链表的长度达到8时，转换为红黑树结构；

扩容机制：

1，当前存放新值（注意不是替换已有元素位置时）的时候已有元素的个数大于等于阈值（已有元素等于阈值，下一个存放后必然触发扩容机制）；
2，当HashMap长度为2的倍数时，长度减一时，二进制计算能够保证首位是0，其他位均为1，这样位与（&）运算的效果就和%一样的效果，而位与运算比%的效率高得多。为了加快哈希计算以及减少哈希冲突，所以HashMap的长度为2的倍数；
3，HashMap的默认大小为16，负载因子为0.75，阈值为12；
4，当需要进行扩容时，JDK1.7中先扩容，再插入值；JDK1.8中先插入值，再进行扩容；
5，hash方法中，无符号移动16位，与高16位做异或运算：是为了减少碰撞，进一步降低hash冲突的几率，int类型的数值是4个字节的，右移16位异或可以同时保留高16位于低16位的特征；