关于hashmap在平时写代码的时候经常用，但是hashmap的一些原理貌似知道的不是很多，翻了下代码，得出如下结论。
（1）HashMap是啥？
HashMap是基于哈希表的Map实现，能够满足所有的Map操作，同时支持空的key和空的value，非线程安全的，
不保证map中键值的顺序，特别是不保证顺序是不变的（翻译自java 源代码）。
（2）如果Map<K,V> map = new HashMap<K,V>()这种情况，容器默认参数是啥？
源代码查看，有三个常量，
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
三个常量中可以看出，默认的容器大小是16，最大长度是2的30次方，load factor默认是0.75，扩充的临界值是16*0.75=12
（3）如果已经知道Map的大小，如何提升性能？
HashMap的实例有两个参数影响着他的性能，
一个是initial capacity
（初始化容量，容量是哈希表中的空间数，初始化容量是HashMap创建的时候的大小，当然，后面是会自动扩容的）；
一个是load factor
（负荷系数，当目前的容量达到负荷系数的时候，重新build，扩充到原来的两倍）。
通用的规则，laod factor默认是0.75，在空间和时间上面一个不错的权衡。
如果确定有很多mapping的数据放在HashMap的实例里面，初始化的时候创建一个大一点的容量比hashmap自己去扩容要有效的多。
因为在数组扩充的时候，会重新new一个数组出来，然后老数组数据重新赋值到新数组，转换成本消耗资源。
（4）如果自定义initial capacity的大小，如果保证Map大小是2的指数次方？
这个看HashMap的构造行数，
如下，通过while循环，初始值1的移位来使大小始终是2的指数次，初始化的数组大小是小于入参的最大的2的指数次。
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public
HashMap(
int
initialCapacity,
float
loadFactor) {
if
(initialCapacity <
0
){
//如果初始化容量小于零，直接抛出异常
throw
new
IllegalArgumentException(
"Illegal initial capacity: "
+ initialCapacity);
}
if
(initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY){
//如果超过最大容量，直接等于最大容量
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
}
if
(loadFactor <=
0
|| Float.isNaN(loadFactor)){
//如果laodFactor小于等于零或者不是number，抛异常
throw
new
IllegalArgumentException(
"Illegal load factor: "
+ loadFactor);
}
/**
* 这里设计比较巧妙了，保证HashMap的大小始终是2的指数次
* 经过这个while处理后，初始化的数组是大于这个值的最小的2的指数
* 例子：如果initialCapacity=13,则2进制数值有2、4、8、16，大约13的是16，则此时初始化的数组大小是16
*/
int
capacity =
1
;
while
(capacity < initialCapacity){
capacity <<=
1
;
}
this
.loadFactor = loadFactor;
threshold = (
int
)(capacity * loadFactor);
table =
new
Entry[capacity];
init();
}
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（5）为什么HashMap的大小要是2的指数次呢？
key经过hash后，可以取模来进行放入数组，也不会出现越界的情况，
之所以没有使用取模，而是按位与的形式，是因为计算机的二进制运算效率比取模效率高。
如果Map的大小不是2的进制，我们设置为7
7的二进制是：111，（length-1）大小是6，按位与是和6进行，6的二进制是：110
结果如下，有些数组中的位置没有被设置，有些重复了，一是导致空间浪费，同时增加了碰撞的几率。
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for
(
int
i=
0
;i<
10
;i++){
System.out.println
(
"数值i="
+i+
", 二进制="
+Integer.toBinaryString(i)+
"（"
+Integer.toBinaryString(
6
)+
"）"
+
" ,和6按位与="
+(i&
6
));
}
数值i=
0
, 二进制=
0
（
110
） ,和
6
按位与=
0
数值i=
1
, 二进制=
1
（
110
） ,和
6
按位与=
0
数值i=
2
, 二进制=
10
（
110
） ,和
6
按位与=
2
数值i=
3
, 二进制=
11
（
110
） ,和
6
按位与=
2
数值i=
4
, 二进制=
100
（
110
） ,和
6
按位与=
4
数值i=
5
, 二进制=
101
（
110
） ,和
6
按位与=
4
数值i=
6
, 二进制=
110
（
110
） ,和
6
按位与=
6
数值i=
7
, 二进制=
111
（
110
） ,和
6
按位与=
6
数值i=
8
, 二进制=
1000
（
110
） ,和
6
按位与=
0
数值i=
9
, 二进制=
1001
（
110
） ,和
6
按位与=
0
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然后我们设置8，（length-1）大小是7,7的二进制是111，打印看结果，空间充分利用，并且减少了碰撞的几率。
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for
(
int
i=
0
;i<
10
;i++){
System.out.println(
"数值i="
+i+
", 二进制="
+Integer.toBinaryString(i)+
"（"
+Integer.toBinaryString(
7
)+
"）"
+
" ,和7按位与="
+(i&
7
));
}
数值i=
0
, 二进制=
0
（
111
） ,和
7
按位与=
0
数值i=
1
, 二进制=
1
（
111
） ,和
7
按位与=
1
数值i=
2
, 二进制=
10
（
111
） ,和
7
按位与=
2
数值i=
3
, 二进制=
11
（
111
） ,和
7
按位与=
3
数值i=
4
, 二进制=
100
（
111
） ,和
7
按位与=
4
数值i=
5
, 二进制=
101
（
111
） ,和
7
按位与=
5
数值i=
6
, 二进制=
110
（
111
） ,和
7
按位与=
6
数值i=
7
, 二进制=
111
（
111
） ,和
7
按位与=
7
数值i=
8
, 二进制=
1000
（
111
） ,和
7
按位与=
0
数值i=
9
, 二进制=
1001
（
111
） ,和
7
按位与=
1
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（6）HashMap的整体结构啥样？
整体情况见下图，包括继承实现关系以及属性等。
1、HashMap中包含了一个Entry的数组，是存放数据的地方，每一个数组元素是一个Entry对象，Entry中有属性next，
如果两个key经过hash后，在数组中index相同，则会保存在同一个位置，通过next属性来形成链表结构。
2、size是数组的大小，threshold是数组扩充的阀值，modCount是table被修改的次数，这个在迭代器中有用，
loadFactor是数组扩充阀值系数，threshold=loadFactor*table.length。
（7）HashMap的添加属性以及扩容是如何进行的？
废话少说，直接上代码。
1、添加属性的时候，如果两个key的index位置相同，则会通过链表保存在同一个数据元素中，而后添加的在链表的前面
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void
addEntry(
int
hash, K key, V value,
int
bucketIndex) {
/**
* 首先把index中的值赋予一个对象e，
* 从这里能够看出，如果两个key的hash值相同，那么在数组中的位置index会相同，
* 那此时这两个key就需要组成链条来同时保存在这一个位置中，
* 后一个添加的Entry总是在链条的第一个
*/
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] =
new
Entry<K,V>(hash, key, value, e);
//如果目前数组的长度大于阀值，则进行resize，扩充为原来的2倍
if
(size++ >= threshold){
resize(
2
* table.length);
}
}
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2、在添加属性的时候，每次都会判断一下是否需要扩容，若果达到了阀值，则进行扩容，
扩容的时候会重新new一个table出来，然后新老数据数据进行转换，
调用transfer方法，transfer方法通过循环遍历的形式记性数据的“交接”，
注意一点，while里面的代码会造车在多线程并发下put出现死循环情况，如果涉及到多线程put情况，不要使用HashMap。
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void
resize(
int
newCapacity) {
//table的数组容量大于了阀值threshold,则进行扩充，变为原来的2倍；
Entry[] oldTable = table;
int
oldCapacity = oldTable.length;
if
(oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
//如果已经达到了最大值，则threshold为Integer最大值，数组不进行扩充
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return
;
}
Entry[] newTable =
new
Entry[newCapacity];
//新老数组数据转换，将老数组中的数据赋予新的table
transfer(newTable);
//将新的table赋值给引用，每次扩充，需要重新new一个数组，抛弃原先的数组
table = newTable;
threshold = (
int
)(newCapacity * loadFactor);
}
void
transfer(Entry[] newTable) {
Entry[] src = table;
int
newCapacity = newTable.length;
//循环遍历数组中的每个Entry
for
(
int
j =
0
; j < src.length; j++) {
Entry<K,V> e = src[j];
if
(e !=
null
) {
src[j] =
null
;
/**
* while循环遍历一个数组元素的链表，把原来链表的顺序反置了
* 多线程并发put下，在进行扩充的时候，会造成死循环；
* Entry1-->Entry2-->null 正常情况下，顺序反置回事Entry2-->Entry1-->null
* 多线程下会出现：Entry1-->Entry2，Entry2-->Entry1的情况，在while处造成死循环
*/
do
{
Entry<K,V> next = e.next;
//从这里看出，元素在数组中的位置重新进行了计算
int
i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
while
(e !=
null
);
}
}
}
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（8）hash碰撞问题HashMap如何解决的？
传入的数据，会出现key经过hash后，hash值相同，这就是hash碰撞问题，
HashMap如何解决这种碰撞问题的呢，看代码可以得出结论。
每个数组元素是一个Entry对象，对象中有个next的应用，指向下一个，对于hash值相同，则在Entry中以链表的形式进行存储。
见put函数代码：
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public
V put(K key, V value) {
//如果key是null，则调用单独的方法
if
(key ==
null
){
return
putForNullKey(value);
}
//获取key的hash值，通过key值的hashCode值来进行高位转换
int
hash = hash(key.hashCode());
//通过hash值和数组长度进行按位与，获取这个key值在数据中的位置
int
i = indexFor(hash, table.length);
/**
* 获取数组中index为i的Entry，如果entry不为空，则进行判断是否相同，如果相同则新老value进行替换；
* 这里有个for循环，因为一个数据元素中可能保存了一个Entry的链表
*/
for
(Entry<K,V> e = table[i]; e !=
null
; e = e.next) {
Object k;
//hash值相同，并且==或者equals，则表明两个对象相同
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index为i的数组中是null，则调用addEntry来添加新的Entry
modCount++;
//传入这个entry的hash值，KV，以及在数组中的位置
addEntry(hash, key, value, i);
return
null
;
}
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