tip：作为程序员一定学习编程之道，一定要对代码的编写有追求，不能实现就完事了。我们应该让自己写的代码更加优雅，即使这会费时费力。

一、HashMap 的底层原理

HashMap 是 Java 中常用的一种数据结构，它是基于哈希表实现的。下面是 HashMap 的底层原理：

HashMap 内部维护了一个数组，称为哈希表，每个元素都是一个链表的头结点，该链表被称为桶（bucket）。当我们向 HashMap 中添加一个元素时，首先会根据该元素的键值（key）计算出一个哈希值（hash code），然后根据哈希值确定该元素在数组中的位置，如果该位置上已经存在了元素，则将该元素添加到该位置上对应的桶中，如果该位置上没有元素，则创建一个新的桶，并将该元素添加到该桶中。

HashMap 的哈希值是通过调用键值的 hashCode 方法计算得到的。由于哈希值可能会发生冲突，因此每个桶中可能会有多个元素。当我们需要查找元素时，首先根据键值的哈希值确定该元素所在的桶，然后遍历该桶中的所有元素，找到与给定键值相等的元素并返回。

为了提高 HashMap 的查找效率，Java 8 中引入了红黑树（Red-Black Tree）的概念。当一个桶中的元素个数达到一定阈值（默认为 8）时，该桶中的元素将被转化为一棵红黑树，从而提高查找效率。当然，如果桶中的元素个数小于等于阈值，则仍然采用链表的方式进行存储。

HashMap 的扩容机制是在数组大小达到一定阈值（默认为 75%）时进行的。当数组大小达到阈值时，HashMap 会创建一个新的数组，将原数组中的元素重新哈希到新数组中，并将新数组作为 HashMap 的哈希表。这个过程需要重新计算每个元素在新数组中的位置，因此比较耗时。

HashMap 是非线程安全的，如果多个线程同时对 HashMap 进行修改，可能会导致数据不一致的情况。如果需要在多线程环境下使用 HashMap，可以使用 ConcurrentHashMap。

二、put方法源码分析

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public V put(K key, V value) { // 计算 key 的哈希值 int hash = hash(key); // 根据哈希值和数组长度计算出 key 在数组中的位置 int i = indexFor(hash, table.length); // 遍历该位置上的链表，查找是否已经存在该 key for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; // 如果该 key 已经存在，则更新其对应的 value，并返回旧的 value if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } // 如果该 key 不存在，则将其添加到链表的头部 modCount++; addEntry(hash, key, value, i); return null; }

put 方法的主要流程如下：

计算 key 的哈希值。
根据哈希值和数组长度计算出 key 在数组中的位置。
遍历该位置上的链表，查找是否已经存在该 key，如果存在，则更新其对应的 value，并返回旧的 value。
如果该 key 不存在，则将其添加到链表的头部。

在添加元素时，HashMap 会将元素添加到链表的头部，这是因为在遍历链表时，我们通常会从头部开始遍历，这样可以提高查找效率。如果链表中已经存在该 key，则将其对应的 value 更新为新的值。如果链表中不存在该 key，则将其添加到链表的头部，并将 modCount 属性加 1，表示 HashMap 的结构已经发生了变化。

三、get 方法源码分析

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public V get(Object key) { // 如果 key 为 null，则返回 null if (key == null) return getForNullKey(); // 计算 key 的哈希值 int hash = hash(key); // 根据哈希值和数组长度计算出 key 在数组中的位置 for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { Object k; // 如果找到了对应的 key，则返回其对应的 value if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) return e.value; } // 如果没有找到对应的 key，则返回 null return null; }

get 方法的主要流程如下：

如果 key 为 null，则返回 null。
计算 key 的哈希值。
根据哈希值和数组长度计算出 key 在数组中的位置。
遍历该位置上的链表，查找是否存在对应的 key，如果存在，则返回其对应的 value。
如果链表中不存在对应的 key，则返回 null。

在查找元素时，HashMap 会根据 key 的哈希值确定其在数组中的位置，然后遍历该位置上的链表，查找是否存在对应的 key。如果存在，则返回其对应的 value；如果不存在，则返回 null。由于哈希值可能会发生冲突，因此同一个桶上可能会有多个元素，需要遍历链表才能找到对应的元素。

四、remove 方法源码分析

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public V remove(Object key) { Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key); return (e == null ? null : e.value); } final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { // 如果 key 为 null，则返回 null if (key == null) return null; // 计算 key 的哈希值 int hash = hash(key); // 根据哈希值和数组长度计算出 key 在数组中的位置 int i = indexFor(hash, table.length); // 遍历该位置上的链表，查找是否存在对应的 key Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> e = prev; while (e != null) { Entry<K,V> next = e.next; Object k; // 如果找到了对应的 key，则将其从链表中删除 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { modCount++; size--; if (prev == e) table[i] = next; else prev.next = next; e.recordRemoval(this); return e; } prev = e; e = next; } // 如果没有找到对应的 key，则返回 null return null; }

remove 方法的主要流程如下：

调用 removeEntryForKey 方法查找对应的 Entry 对象。
如果找到了对应的 Entry 对象，则将其从链表中删除，并返回其对应的 value。
如果没有找到对应的 Entry 对象，则返回 null。

在删除元素时，HashMap 会先调用 removeEntryForKey 方法查找对应的 Entry 对象，然后将其从链表中删除。如果找到了对应的 Entry 对象，则将其从链表中删除，并返回其对应的 value；如果没有找到对应的 Entry 对象，则返回 null。

HashMap 的底层原理和源码分析

一、HashMap 的底层原理

二、put方法源码分析

三、get 方法源码分析

四、remove 方法源码分析

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