概述

HashMap基于Map接口实现，元素以键值对的方式存储，并且允许使用null 建和null值因为key不允许重复，因此只能有一个键为null,另外HashMap不能保证放入元素的顺序，它是无序的，和放入的顺序并不能相同。HashMap是线程不安全的

HashMap的存储结构

JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法) ，每个节点是 Entry[] 对象
JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。每个节点是 Node对象

在这里插入图片描述

HashMap源码中的重要常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
MAXIMUM_CAPACITY ： HashMap的最大支持容量，2^30
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
UNTREEIFY_THRESHOLD：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
table：存储元素的数组，总是2的n次幂
entrySet：存储具体元素的集
size：HashMap中存储的键值对的数量
modCount：HashMap扩容和结构改变的次数。
threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子
loadFactor：填充因子

//默认的初始化容量为16，必须是2的n次幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //  16

//最大容量为 2^30，一个很大的数
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

//默认的加载因子0.75，乘以数组容量得到的值，用来表示元素个数达到多少时，需要扩容。
//为什么设置 0.75 这个值呢，简单来说就是时间和空间的权衡。
//若小于0.5，则数组长度达到一半大小就需要扩容，空间使用率大大降低，
//若大于0.5如1，则会增大hash冲突的概率，影响查询效率。
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

//刚才提到了当链表长度过长时，会有一个阈值，超过这个阈值8就会转化为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

//当红黑树上的元素个数，减少到6个时，就退化为链表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

//链表转化为红黑树，除了有阈值的限制，还有另外一个限制，需要数组容量至少达到64，才会树化。
//这是为了避免，数组扩容和树化阈值之间的冲突。
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

//存放所有Node节点的数组，主数组
transient Node<K,V>[] table;

//存放所有的键值对
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

//map中的实际键值对个数，即数组中元素个数
transient int size;

//数组扩容阈值
int threshold;

//加载因子
final float loadFactor;

继承关系

public class HashMap<K,V>extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

其实这里有一点有意识的是，这里的继承关系有点多余，在HashMap的父类AbstractMap中是实现了Map接口的，结果在HashMap中又实现了一遍Map接口，重复了，这一点可以和面试官谈一谈

构造器

//默认无参构造，指定一个默认的加载因子
public HashMap() {
    
    
	this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
}

//可指定容量的有参构造，但是需要注意当前我们指定的容量并不一定就是实际的容量
public HashMap(int initialCapacity) {
    
    
	//同样使用默认加载因子
	this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

//可指定容量和加载因子，但是笔者不建议自己手动指定非0.75的加载因子
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;
	//这里就是把我们指定的容量改为一个大于它的的最小的2次幂值，如传过来的容量是28，则返回32
	//注意这里，按理说返回的值应该赋值给 capacity，即保证数组容量总是2的n次幂
	this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

//可传入一个已有的map
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    
    
	this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
	putMapEntries(m, false);
}

HashMap装填因子，负载因子，加载因子为什么是0.75

装填因子设置为1：空间利用率得到了很大的满足，很容易碰撞，产生链表，导致查询效率低
装填因子设置为0.5: 碰撞的概率低，扩容，产生链表的几率低，查询效率高，空间利用率低

HashMap的长度为什么必须为2^n

h&（length-1）等效 h%length 操作，等效的前提是:length必须是2的整数倍
防止哈希冲突，位置冲突

HashMap JDK7和JDK8的不同

1.JDK8中 HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组
2.当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组，JDK7是直接创建的
3.JDK8数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
4.形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下），JDK7是头插法，JDK8是尾插法
5.当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

HashMap底层原理实现源码分析