HashMap是基於哈希表的 Map 接口的實現。本文從源碼層面進行一個簡單剖析
HashMap特點：
1、key-value 結構
2、允許鍵值對（key，value）為null
3、非線程安全
一、HashMap數據結構
首先繼承了AbstractMap 同時實現了Map，Cloneable，Serializable接口
數據結構代碼
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; //默認初始容量static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; //默認最大容量static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; //默認加載因子，當容量達到 該因子的比例時，擴容transient Entry[] table; //存儲元素的實體數組，定位key的hash值確定位於該數組的位置transient int size; //容量大小int threshold; //臨界值=加載因子*容量final float loadFactor; //加載因子transient int modCount; //map被修改次數static final int ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD_DEFAULT = Integer.MAX_VALUE;
HashMap的底層是基於數組和鏈表來實現的，key-value通過對key進行hash，確定數據存儲在數組的位置，但數據多的時候就會出現相同的hash值，也就是會產生hash衝突，HashMap採用的是"鏈地址法"來解決hash衝突的，具體結構如下，key為496和896因為hash後都定位在0下標的數組，所以就在0下標所在位置鏈表中順序保存。每個節點對應一個Entry
圖1，HashMap數據結構
二、HashMap關鍵操作源碼
1、Entry
HashMap的存儲節點就是一個Entry，Entry結構如下，
static class Entryimplements Map.Entry { final K key; // key值V value; //valueEntry next; //下一個節點int hash; //key的hash值}
2、構造函數
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +initialCapacity); if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; //最大容量if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +loadFactor); // Find a power of 2 >= initialCapacityint capacity = 1; while (capacity < initialCapacity)capacity <<= 1; //此處capacity是table的容量,為大於等於初始容量的2的n次方值this.loadFactor = loadFactor;threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);table = new Entry[capacity];useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&(capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);init();} public HashMap(int initialCapacity) { this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}public HashMap() { this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}由上面代碼可知，我們可以指定HashMap初始容量和加載因子，在使用無參數的構造函數時默認的初始容量為17，加載因子為0.75
說說HashMap核心操作，get，put
3、put方法
public V put(K key, V value) { if (key == null) //key為null，插入到table[0]位置return putForNullKey(value); int hash = hash(key); //計算key的哈希值int i = indexFor(hash, table.length); //根據hash值定位所在table位置for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {Object k; //循環鏈表查看是否存在相同key的數據，存在則覆蓋，並返回原值if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this); return oldValue;}} //修改次數+1modCount++;addEntry(hash, key, value, i); //創建新節點，將key，value插入到table[i]處return null;} 下面逐步進行分析，
當key為null時， 調用putForNullKey方法，下面為方法詳細內容，key為null默認存儲在數組table下標為0的位置上，如果存在key為null的則替換，否則創建新的Entry，
private V putForNullKey(V value) { for (Entry e = table[0]; e != null; e = e.next) { if (e.key == null) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this); return oldValue;}}modCount++;addEntry(0, null, value, 0); return null;} 接下來看看如何添加Entry的，首先判斷當前size是否達到臨界值，如果達到進行擴容，如果沒達到則調用createEntry，其實就是在table所在鏈表的頭部插入一個新的節點
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {resize(2 * table.length);hash = (null != key) ? hash(key) : 0;bucketIndex = indexFor(hash, table.length);}createEntry(hash, key, value, bucketIndex);}void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {Entry e = table[bucketIndex];table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e); size++;} 插入位置如下圖，新節點插入table下標所在位置的鏈表頭部，如下圖
說完了插入節點的邏輯，下面說說hash和通過hash定位的過程
put方法有個計算hash的函數，如下，獲取key的hashcode，然後通過位移和異或操作，實現數據的散列，儘量讓數據分配的均衡一些
final int hash(Object k) { int h = 0; if (useAltHashing) { if (k instanceof String) { return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);}h = hashSeed;}h ^= k.hashCode(); // This function ensures that hashCodes that differ only by// constant multiples at each bit position have a bounded// number of collisions (approximately 8 at default load factor).h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);}計算hash值之後，就是定位數據在table中的位置，這個方法很簡單直接與table長度-1進行與操作，
這裡說一下為什麼是length-1，從第一段代碼可知，table的長度是2的冪，也就是一定是偶數，與偶數異或，那一定還是偶數，如果-1則位數是1，則結果可能基數也可能偶數，不會造成分佈不均的情況。
static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1);}分析完上面幾個方法之後，我們知道addEntry方法，首先判斷是否容量達到臨界值，如果達到臨界值則進行resize操作，下面看看resize函數，傳入的是當前容量的2倍，同時對key進行重新hash操作，在下面的代碼中，會發現重建table之後，會將所有的Entry轉移到新的table中，transfer方法，
void resize(int newCapacity) {Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE; return;}Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; boolean oldAltHashing = useAltHashing;useAltHashing |= sun.misc.VM.isBooted() &&(newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD); boolean rehash = oldAltHashing ^ useAltHashing; transfer(newTable, rehash);table = newTable;threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);}transfer方法如下，該方法將鏈表的首尾進行了顛倒，也就是說原來鏈表的頭變成了鏈表的尾
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { int newCapacity = newTable.length; for (Entry e : table) { while(null != e) {Entry next = e.next; if (rehash) {e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);} int i = indexFor(e.hash, newCapacity);e.next = newTable[i];newTable[i] = e;e = next;}}} 4、get方法
說完了put方法的執行過程，現在說說get方法，get方法相對就要簡單很多，
第一步執行hash操作，定位到key所在的table位置，然後遍歷鏈表查看是否存在該key，如果存在返回value
public V get(Object key) { if (key == null) //為null時遍歷table[0]鏈表return getForNullKey();Entry entry = getEntry(key); return null == entry ? null : entry.getValue();} 在key不為null時，調用了getEntry方法，首先對key進行hash，然後循環鏈表，存在返回Entry，否則返回null
final EntrygetEntry(Object key) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key); for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)];e != null;e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e;} return null;}
總結：
從上面的介紹中能夠發現加載因子loadFactor系統默認0.75，是map的數據佔總容量的比例；
如果這個負載因子大，則map的填充比例就高，這樣數據在resize之前存儲的數據就多，但是發生hash衝突的可能性就高，鏈表就長，在取數據的時候，遍歷的節點數就多，
如果該值過小，map的填充比例低，利用率低，同時hash衝突就少，鏈表短，遍歷的節點次數就少，提高了插入，讀取的性能，但是浪費了空間
系統默認的0.75是一個經驗值，一般不建議修改，為了減少系統resize的次數，建議在創建map的時候，合理估算map容量，創建足夠的初始容量，減少resize次數，提高map性能
擴展：
解決hash衝突的辦法
開放定址法（線性探測再散列，二次探測再散列，偽隨機探測再散列）
再哈希法
鏈地址法
建立一個公共溢出區
Java中hashmap的解決辦法就是採用的鏈地址法。
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