前言
大多数JAVA开发人员都在使用Maps，尤其是HashMaps。HashMap是一种简单但功能强大的存储和获取数据的方法。但是，有多少开发人员知道HashMap在内部如何工作？
。
一、内部存储器
JAVA HashMap类实现接口Map <K，V>。该接口的主要方法是：
- V put(K key, V value)
- V get(Object key)
- V remove(Object key)
- Boolean containsKey(Object key)
HashMaps使用一个内部类来存储数据：Entry <K，V>。此项是一个简单的键值对，其中包含两个额外的数据：
- 对另一个Entry的引用，以便HashMap可以存储单个链接列表之类的条目
- 表示键的哈希值的哈希值。存储该哈希值是为了避免每次HashMap需要哈希时都进行哈希计算。
这是Java 7中Entry实现的一部分：
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;
…
}
HashMap将数据存储到多个单链接的条目列表（也称为buckets或bins）中。所有列表都注册在Entry数组（Entry <K，V> []数组）中，并且此内部数组的默认容量为16。
具有相同哈希值的所有键都放在相同的链表（存储桶）中。具有不同哈希值的键可以最终出现在同一存储桶中。
当用户调用put（K键，V值）或get（Object键）时，该函数将计算Entry所在的存储区的索引。然后，该函数遍历列表以查找具有相同键的Entry（使用键的equals（）函数）。
对于get（），该函数返回与该条目关联的值（如果该条目存在）。
对于put（K键，V值），如果该条目存在，则函数将其替换为新值，否则它将在单链接列表的开头创建一个新条目（根据键和参数中的值）。
桶的索引（链接列表）由地图分3步生成：
- 它首先获取密钥的哈希码。
- 它会重新整理哈希码，以防止将所有数据放入内部数组的同一索引（存储桶）的键中的哈希函数损坏
- 它获取经过重整的哈希哈希码，并使用数组的长度（减1）对其进行位掩码。此操作可确保索引不能大于数组的大小。您可以将其视为在计算上经过优化的模函数。
这是处理索引的JAVA 7和8源代码：
// the "rehash" function in JAVA 7 that takes the hashcode of the key
static int hash(int h) {
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
// the "rehash" function in JAVA 8 that directly takes the key
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
// the function that returns the index from the rehashed hash
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
为了有效地工作，内部数组的大小需要为2的幂，让我们看看为什么。
假设数组大小为17，则掩码值为16（大小为-1）。16的二进制表示形式是0…010000，因此对于任何哈希值H，按位公式“ H AND 16”生成的索引将为16或0。这意味着大小为17的数组将仅用于2个存储桶：索引0的一个和索引16的一个，效率不高…
但是，如果您现在采用的是2的幂（如16），则按位索引公式为“ H AND 15”。15的二进制表示形式是0…001111，因此索引公式可以输出0到15的值，并且大小为16的数组已完全使用。例如：
- 如果H = 952，则其二进制表示形式为0..0111011 1000，关联的索引为0…0 1000 = 8
- 如果H = 1576，其二进制表示形式是0..01100010 1000，则关联的索引是0…0 1000 = 8
- 如果H = 12356146，则其二进制表示形式为0..010111100100010100011 0010，关联的索引为0…0 0010 = 2
- 如果H = 59843，则其二进制表示形式为0..0111010011100 0011，关联的索引为0…0 0011 = 3
这就是为什么数组大小是2的幂的原因。此机制对开发人员是透明的：如果他选择大小为37的HashMap，则Map将自动为其内部数组的大小选择37（64）之后的下一个2的幂。
未完待续…