HashMap底层实现原理

HashMap在底层数据结构

采用了数组＋链表＋红黑树，（内部实现是一个桶数组，每个桶中存放着一个单链表的头结点，当链表长度大于8的时候转换为红黑树。）

通过散列映射来存储键值对数据因为在查询上使用散列码（通过键生成一个数字作为数组下标，这个数字就是hash code）

所以在查询上的访问速度比较快，HashMap最多允许一对键值对的Key为Null，允许多对键值对的value为Null。它是非线程安全的。在排序上面是无序的。

HashMap的主要成员变量：

transient Node<K,V>[] table：这是一个Node类型的数组（也有称作Hash桶），可以从下面源码中看到静态内部类Node在这边可以看做就是一个节点，多个Node节点构成链表，当链表长度大于8的时候转换为红黑树。

transient int size：表示当前HashMap包含的键值对数量

transient int modCount：表示当前HashMap修改次数

int threshold：表示当前HashMap能够承受的最多的键值对数量，一旦超过这个数量HashMap就会进行扩容

final float loadFactor：负载因子，用于扩容

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4：默认的table初始容量

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f：默认的负载因子

扩容机制核心方法Node<K,V>[] resize()：
 HashMap扩容可以分为三种情况：

第一种：使用默认构造方法初始化HashMap。从前文可以知道HashMap在一开始初始化的时候会返回一个空的table，并且thershold为0。因此第一次扩容的容量为默认值DEFAULT_INITIAL_CAPACITY也就是16。同时threshold = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR = 12。

第二种：指定初始容量的构造方法初始化HashMap。那么从下面源码可以看到初始容量会等于threshold，接着threshold = 当前的容量（threshold） * DEFAULT_LOAD_FACTOR。

第三种：HashMap不是第一次扩容。如果HashMap已经扩容过的话，那么每次table的容量以及threshold量为原有的两倍。
这边也可以引申到一个问题就是HashMap是先插入数据再进行扩容的，但是如果是刚刚初始化容器的时候是先扩容再插入数据。

负载因子为什么会影响HashMap性能

我们都知道有序数组存储数据，对数据的索引效率都很高，但是插入和删除就会有性能瓶颈（回忆ArrayList），

链表存储数据，要一次比较元素来检索出数据，所以索引效率低，但是插入和删除效率高（回忆LinkedList），

两者取长补短就产生了哈希散列这种存储方式，也就是HashMap的存储逻辑.

负载因子表示一个散列表的空间的使用程度，有这样一个公式：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，也就是能容纳更多的元素，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，但是此时索引效率高。

 

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