基本概念
- HashMap是常用的集合类框架之一，它实现了Map接口，所以存储的元素也是键值对映射的结构，并允许使用null值和null键，其内元素是无序的，如果要保证有序，可以使用LinkedHashMap(插入顺序)。
- Hashmap是线程不安全的，如果要保证线程安全，可以使用ConcurrentHashMap或者Collections.synchronizedMap()保证线程安全。
- HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录为null。
- 它是根据键的hashcode值来存储数据的，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但是遍历顺序却是不确定的。
- 继承关系为：
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable Map集合的继承图为：
数据结构
HashMap的数据结构是 数组 + 链表 + 红黑树（在jdk1.8中增加了红黑树部分）
源码分析：
本文的源码是基于jdk1.8来分析的：
- 与jdk1.7相比，jdk1.8新增了红黑树。并不是加了红黑树效率就一定提高了，只有在链表长度不小于8，而数组的长度不小于64的时候才会将链表转化为红黑树。
- jdk1.7的增删效率高，1.8的增删查效率都搞。
- jdk1.8版本的优化在扩容机制的数组转移的地方有很巧妙设计的体现。
- HashMap是非线程安全的，也就是说在多线程同时对HashMap中的某个元素进行增删改操作的时候，是不能保证数据的一致性的。
数据结构表示
数据结构整体是数组，数组中的元素是链表节点：
存储了hash码，key、value、链表的指针（指向下一个节点）。
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;
}
}红黑树(不详细介绍了，我自己也没有弄懂呢)：
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links
TreeNode<K,V> left;
TreeNode<K,V> right;
TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion
boolean red;
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
}介绍几个常量：
//默认数组容量大小: 16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//数组最大容量大小：2的30次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认的加载因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//使用树而不是链表的计数阈值，将元素添加到至少这么多的节点的链表中时，链表将装换为树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//在哈希表扩容时，如果发现链表长度小于 6，则会由树重新退化为链表。
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//可以进行树化的最小数组容量
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//存储键值对元素的数组，分配后，长度始终是2的幂(哈希桶数组)
transient Node<K,V>[] table;
//此映射中包含的键-值映射数，即当前数组中的元素数量
transient int size;
//主要用于记录HashMap内部结构发生变化的次数。
transient int modCount;
//哈希表所能容纳的最大键值对个数，下次扩容的临界值，size>=threshold 数组就会扩容
int threshold;
//负载因子
final float loadFactor;其中threshold = capacity * loadFactory
构造方法：
HashMap有四个构造方法：
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);
}
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
} initialCapacity 初始容量
官方要求我们要输入一个2的N次幂的值，比如说2、4、8、16等等这些，但是我们忽然一个不小心，输入了一个20怎么办？没关系，虚拟机会根据你输入的值，找一个离20最近的2的N次幂的值，比如说16离他最近，就取16为初始容量。
loadFactory负载因子：
默认是0.75. 负载因子表示一个散列表的空间的使用程度，有这样的一个公式：
initailCapacity*loadFactor = HashMap 的容量。
所以负载因子越大则散列表的装填程度越高，也就是能容纳更多元素，元素多了，链表大了，所以此时索引效率就会降低。反之，负载因子越小则链表中的数据量就越稀疏，此时会对空间造成浪费，但此时索引效率高。
确定哈希桶数组索引位置
jdk1.8版本中将计算数组位置的过程融入到了put()过程中。
static final int hash(Object key) {
int h;
//h = key.hashCode()为第一步取hashCode值
//h ^ (h >>> 16)为第二步 高位参与运算
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
//确定hash值之后的操作就是确定在哈希桶中的位置了
p = tab[i = (n - 1) & hash]下面举个例子：
应为数组的长度都是2的幂数，减一后都是1，因此hash算法最终得到的index结果，完全取决于key的HashCode值得最后几位。
put插入过程
具体的流程如下图：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
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;
}
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